論文の概要: Stabilizing ergotropy in Spin-Chain Quantum Batteries via Energy-Invariant Catalysis under Strong Non-Markovian Coupling
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.02772v1
- Date: Mon, 04 Aug 2025 14:43:56 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-06 18:18:55.622852
- Title: Stabilizing ergotropy in Spin-Chain Quantum Batteries via Energy-Invariant Catalysis under Strong Non-Markovian Coupling
- Title（参考訳）: 強い非マルコフ結合下でのエネルギー不変触媒によるスピン鎖量子電池のエルゴトロピー安定化
- Authors: Shun-Cai Zhao, Liang Luo, Ni-Ya Zhuang,
- Abstract要約: 量子バッテリーは、マイクロスケールのエネルギー貯蔵のための有望なプラットフォームとして登場した。
本研究では, 空洞環境に強く結合したスピン鎖QBの最大抽出作業(エルゴトロピー)を物理的に制御する方法について検討した。
本研究は、強結合非マルコフ系における電池性能を最適化するための制御ノブとして量子がどのように機能するかを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6307545261247125
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Quantum batteries (QBs) have emerged as promising platforms for microscale energy storage, yet most existing studies assume weak system-environment coupling and Markovian dynamics. Here we explore how physical catalysis can regulate the maximum extractable work (ergotropy) of a spin-chain QB strongly coupled to a cavity environment. We model the system using a Nakajima-Zwanzig-type non-Markovian master equation and simulate the time evolution of ergotropy under various physical parameters. Our results show that increasing the catalyst-spin coupling, spin energy or cavity frequency can effectively suppress ergotropy oscillations and yield quasi-stationary ergotropy regime, while overly strong catalyst, especially when accompanied by increasing system-environment coupling under such conditions, can destabilize work extraction. This study demonstrates how quantum catalysis can serve as a control knob for optimizing battery performance in strongly coupled non-Markovian regimes.
- Abstract（参考訳）: 量子電池(QB)は、マイクロスケールエネルギー貯蔵のための有望なプラットフォームとして登場したが、既存の研究の多くは、弱いシステム環境結合とマルコフ力学を前提としている。
ここでは, 物理触媒によるスピン鎖QBの最大抽出能(エルゴトロピー)の制御について検討する。
本研究では,中島-Zwanzig型非マルコフマスター方程式をモデルとし,エルゴトロピーの時間発展を様々な物理パラメータでシミュレートする。
その結果, 触媒-スピン結合, スピンエネルギー, キャビティ周波数の増大は, エルゴトロピー振動を効果的に抑制し, 準定常エルゴトロピー状態が得られる一方で, 過度に強い触媒, 特にそのような条件下でのシステム-環境結合の増大に伴い, 作業抽出を不安定化できることがわかった。
本研究は, 強結合型非マルコフ系における電池性能を最適化するための制御ノブとして量子触媒が有効であることを示す。
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