論文の概要: Giant-Atom Quantum Batteries
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.22905v1
- Date: Mon, 27 Oct 2025 01:20:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-28 15:28:15.41357
- Title: Giant-Atom Quantum Batteries
- Title（参考訳）: 巨大原子量子電池
- Authors: Ke-Xiong Yan, Yang Liu, Yang Xiao, Jun-Hao Lin, Jie Song, Ye-Hong Chen, Franco Nori, Yan Xia,
- Abstract要約: 環境に誘起されたデコヒーレンスは、量子エネルギー貯蔵システムに根本的な課題をもたらす。
巨大原子(GA)の非局所結合特性を利用したQBプロトコルを提案する。
このアーキテクチャでは、QBと充電器は共用マイクロ波導波路に複数の非局所結合点を持つ超伝導GAとして実装される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.867900297816808
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Environmentally induced decoherence poses a fundamental challenge to quantum energy storage systems, causing irreversible energy dissipation and performance aging of quantum batteries (QBs). To address this issue, we propose a QB protocol utilizing the nonlocal coupling properties of giant atoms (GAs). In this architecture, both the QB and its charger are implemented as superconducting GAs with multiple nonlocal coupling points to a shared microwave waveguide. By engineering these atoms in a braided configuration, where their coupling paths are spatially interleaved, we show the emergence of decoherence-immune interaction dynamics. This unique geometry enables destructive interference between decoherence channels while preserving coherent energy transfer between the charger and the QB, thereby effectively suppressing the aging effects induced by waveguide-mediated dissipation. The charging properties of separated and nested coupled configurations are investigated. The results show that these two configurations underperform the braided configuration. Additionally, we propose a long-range chiral charging scheme that facilitates unidirectional energy transfer between the charger and the battery, with the capability to reverse the flow direction by modulating the applied magnetic flux. Our result provides guidelines for implementing a decoherence-resistant charging protocol and remote chiral QBs in circuits with GAs engineering.
- Abstract（参考訳）: 環境に誘起されたデコヒーレンスは、量子エネルギー貯蔵システムに根本的な課題を生じさせ、量子電池(QB)の非可逆的なエネルギー散逸と性能劣化を引き起こす。
この問題に対処するために,巨大原子(GA)の非局所結合特性を利用したQBプロトコルを提案する。
このアーキテクチャでは、QBと充電器は共用マイクロ波導波路に複数の非局所結合点を持つ超伝導GAとして実装される。
これらの原子は、それらの結合経路が空間的にインターリーブされたブレイド構成でエンジニアリングすることにより、脱コヒーレンス-免疫相互作用のダイナミクスの出現を示す。
このユニークな形状は、電荷とQB間のコヒーレントエネルギー移動を保ちながら、脱コヒーレンスチャネル間の破壊的干渉を可能にし、導波路を介する消散によって引き起こされる老化効果を効果的に抑制する。
分離およびネスト結合構成の帯電特性について検討した。
その結果,これら2つの構成は編み出し構成よりも優れていた。
さらに、印加された磁束を変調して流路方向を反転させる機能を備え、充電器とバッテリとの間の一方向エネルギー移動を容易にする長距離キラル帯電方式を提案する。
本研究は, GAs 技術を有する回路にデコヒーレンス耐性帯電プロトコルと遠隔カイラルQBを実装するためのガイドラインを提供する。
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