論文の概要: Harnessing Environmental Noise for Quantum Energy Storage
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.06384v1
- Date: Tue, 07 Oct 2025 19:02:45 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-09 16:41:20.159115
- Title: Harnessing Environmental Noise for Quantum Energy Storage
- Title（参考訳）: 量子エネルギー貯蔵のための環境騒音の調和
- Authors: Borhan Ahmadi, Aravinth Balaji Ravichandran, Paweł Mazurek, Shabir Barzanjeh, Paweł Horodecki,
- Abstract要約: 熱環境に結合した同一二段単位のアンサンブルが外部制御なしで作業能力を得る自律充電パラダイムを開発する。
環境変動を利用して、回路およびキャビティQEDプラットフォームと互換性のある駆動不要でスケーラブルな量子電池を実現する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum hardware increasingly relies on energy reserves that can later be converted into useful work; yet, most battery-like proposals demand coherent drives or engineered non-equilibrium resources, limiting practicality in noisy settings. We develop an autonomous charging paradigm in which an ensemble of identical two-level units, collectively coupled to a thermal environment, acquires work capacity without any external control. The common bath mediates interference between emission and absorption pathways, steering the many-body state away from passivity and into a steady regime with nonzero extractable work. The full charging dynamics and closed-form expressions are obtained for the steady-state, showing favorable scaling with the number of cells that approach the many-body optimum. We show that the mechanism is robust to local noise: under a convex mixture of collective and local dissipation, non-zero steady-state ergotropy persists, exhibits counterintuitive finite-temperature optima, and remains operative when the collective channel is comparable to or stronger than the local one. We show that environmental fluctuations can be harnessed to realize drive-free, scalable quantum batteries compatible with circuit- and cavity-QED platforms. Used as local work buffers, such batteries could potentially enable rapid ancilla reset, bias dissipative stabilizer pumps, and reduce syndrome-extraction overhead in fault-tolerant quantum computing.
- Abstract（参考訳）: 量子ハードウェアは、後に有用な仕事へと変換できるエネルギーの蓄積にますます依存しているが、ほとんどのバッテリーのような提案はコヒーレントな駆動や非平衡資源を必要とし、ノイズの多い環境で実用性を制限する。
熱環境に結合した同一二段単位のアンサンブルが外部制御なしで作業能力を得る自律充電パラダイムを開発する。
一般的な浴槽は、放出経路と吸収経路の間の干渉を媒介し、多体状態は通過性から遠ざけ、非ゼロ抽出可能な状態に保たれる。
定常状態でのフル充電ダイナミクスとクローズドフォーム表現は、多体最適に近づく細胞数と良好なスケーリングを示す。
本機構は局所雑音に対して頑健であり,非ゼロ定常エルゴトロピーは持続し,非ゼロ定常エルゴトロピーは非直観的有限温度最適性を示す。
環境変動を利用して、回路およびキャビティQEDプラットフォームと互換性のある駆動不要でスケーラブルな量子電池を実現する。
ローカルなワークバッファとして使用すれば、そのような電池は急激なアンシラリセット、バイアス拡散安定化ポンプ、フォールトトレラント量子コンピューティングにおけるシンドローム抽出オーバーヘッドを低減できる可能性がある。
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