論文の概要: Noise-induced Zeno-like effect in a spin-chain quantum battery
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.01603v2
- Date: Tue, 09 Sep 2025 08:04:53 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-10 12:33:22.788046
- Title: Noise-induced Zeno-like effect in a spin-chain quantum battery
- Title（参考訳）: スピン鎖型量子電池におけるノイズ誘起ゼノ様効果
- Authors: Maulana M. Fajar, Beta N. Pratiwi, Subur Pramono, Gagus K. Sunnardianto, Ahmad R. T. Nugraha,
- Abstract要約: 量子電池は、ユニークな量子効果を利用するエネルギー貯蔵または状態貯蔵装置である。
ノイズはスピン鎖量子電池の充電過程の「ゼノ様」安定化効果を誘導することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum batteries, which are energy-storage or state-storage devices that exploit unique quantum effects, are sensitive to environmental noise. Here, we demonstrate that suitably engineered noise can induce a "Zeno-like" stabilization effect of the charging process in a spin-chain quantum battery within the Heisenberg XYZ model. Focusing on a system size N=6, which balances computational cost and storage capacity, we find that the ergotropy-to-energy ratio W(t)/E_B(t) attains a maximum value of about 0.99 at a certain time parameter value. Then, by varying the noise strength in each channel, we find that not only does decoherence merely degrade performance but it may also stabilize stored energy and ergotropy in the high noise strength regime. For instance, the phase-flip channel slows charging and reduces charging power, but its discharging behavior releases energy and ergotropy more slowly, allowing the battery to be used for longer times compared to bit-flip and bit-phase-flip channels. In contrast, the bit-flip channel enables fast charging, but yields low storage and rapid energy release. Remarkably, the bit-phase-flip channel can combine the advantages of both bit-flip and phase-flip channels in the high-noise-strength regime. The bit-phase-flip channel supports accelerated charging together with enhanced storage capacity, while its discharging behavior resembles that of the bit-flip channel with rapid energy release. These results reveal that, under sufficiently strong noise, environmental decoherence induces a Zeno-like stabilization, allowing it to achieve enhanced charging performance and to stabilize stored energy and ergotropy in the spin-chain quantum battery.
- Abstract（参考訳）: ユニークな量子効果を利用するエネルギー貯蔵装置や状態保存装置である量子電池は、環境騒音に敏感である。
ここでは,Heisenberg XYZモデル内のスピン鎖量子電池における帯電過程の「ゼノ様」安定化効果を,適切に設計したノイズが誘導できることを実証する。
計算コストと記憶容量のバランスをとるシステムサイズN=6に着目して、エルゴトロピーとエネルギーの比W(t)/E_B(t)が一定の時間パラメータ値で最大値約0.99に達することを確認する。
そして,各チャネルの雑音強度を変化させることで,デコヒーレンスが単に性能を低下させるだけでなく,高雑音強度系における保存エネルギーとエルゴトロピーを安定化させる可能性があることがわかった。
例えば、フェーズフリップチャネルは充電を遅くし、充電電力を減らすが、その放電挙動はエネルギーとエルゴトロピーをよりゆっくりと放出し、ビットフリップやビットフェーズフリップに比べてバッテリーを長時間使用することができる。
対照的に、ビットフリップチャネルは高速充電を可能にするが、低ストレージと高速エネルギー放出をもたらす。
注目すべきは、ビット位相フリップチャネルは、高雑音強度状態におけるビット位相フリップチャネルと位相フリップチャネルの両方の利点を組み合わせることができることである。
ビット位相フリップチャネルは、加速充電とストレージ容量の増強をサポートし、放電挙動は高速なエネルギー放出を伴うビット位相フリップチャネルに類似している。
これらの結果から, 十分に強い雑音下では, 環境デコヒーレンスはゼノ様安定化を誘導し, 充電性能を向上し, スピン鎖量子電池の貯蔵エネルギーとエルゴトロピーを安定させることができることがわかった。
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