論文の概要: Energy storage in a continuous-variable quantum battery with nonlinear coupling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.21672v1
• Date: Fri, 24 Oct 2025 17:28:49 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-28 09:00:15.557833
• Title: Energy storage in a continuous-variable quantum battery with nonlinear coupling
• Title（参考訳）: 非線形結合型連続可変量子電池におけるエネルギー貯蔵
• Authors: C. A. Downing, M. S. Ukhtary,
• Abstract要約: ボソン量子電池から抽出可能な最大エネルギーは、ハイゼンベルクの不確実性原理と密接に関連していることを示す。 最小の不確実性を実現することで、ガウスの量子電池に蓄えられたすべてのエネルギーが取り除かれ、動作することが保証される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In the quantum world, the process of energy storage can be enhanced thanks to various nonclassical phenomena. This inspiring fact suggests quantum batteries as plausible sources of power for future quantum devices, at least in principle. However, thermodynamically not all of the energy stored in a quantum battery is useful for doing work. By considering a class of models based upon quantum continuous variables, here we show how the maximum extractable energy from a bosonic quantum battery can be intimately related to Heisenberg's uncertainty principle. We found that realizing minimum uncertainty essentially guarantees that all of the energy stored in a Gaussian quantum battery can be withdrawn and used to do work. For a standard system where the charger and battery are coupled linearly, this criterion is satisfied rather trivially. However, our theoretical results demonstrate that - for a quantum battery with nonlinear coupling - a state of minimum uncertainty can also be achieved nontrivially via the generation of quantum squeezing. We characterize the charging performance of our proposed continuous variable quantum batteries in detail, and we hope that our theory may be useful in the design of a new generation of efficient quantum batteries harnessing bosonic excitations, such as those built with photonic architectures.
• Abstract（参考訳）: 量子の世界では、様々な非古典的な現象により、エネルギー貯蔵のプロセスが強化される。 この刺激的な事実は、量子電池が将来の量子デバイス、少なくとも原理的には、電力源となることを示唆している。 しかし、熱力学的には、量子電池に蓄えられたすべてのエネルギーが作業に役立っているわけではない。 量子連続変数に基づくモデルのクラスを考えることにより、ボソニックな量子電池から抽出可能な最大エネルギーが、ハイゼンベルクの不確実性原理とどのように密接に関連しているかを示す。 最小の不確実性を実現することで、ガウスの量子電池に蓄えられたすべてのエネルギーが取り除かれ、動作することが保証される。 充電器とバッテリを直線的に結合した標準系では、この基準は比較的自明に満たされる。 しかし, 非線形結合を持つ量子電池の場合, 量子スクイーズの発生により, 最小不確実性の状態を非自明に達成できることが理論的に証明された。 提案した連続可変量子電池の帯電性能を詳細に評価し,フォトニックアーキテクチャなどのボゾン励起を利用した次世代の高効率量子電池の設計に有用であると期待する。

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