論文の概要: Charge-Preserving Operations in Quantum Batteries

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.25549v1
• Date: Wed, 29 Oct 2025 14:17:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-30 15:50:45.700119
• Title: Charge-Preserving Operations in Quantum Batteries
• Title（参考訳）: 量子電池における電荷保存操作
• Authors: André H. A. Malavazi, Borhan Ahmadi, Paweł Horodecki, Pedro R. Dieguez,
• Abstract要約: 我々は、等エルゴトロピー状態とエルゴトロピー保存操作の概念を導入し、定式化する。 これらのアイデアは、離散的(二段階の)システムと連続変数システムの両方に対して説明される。 エルゴトロピー保存操作が各コヒーレント・インコヒーレント・インコヒーレント・インコヒーレント・エクササイズ・スクイーズの各成分を再分配する方法を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Ergotropy provides a fundamental measure of the extractable work from a quantum system and, consequently, of the maximal useful energy, or charge, stored within it. Understanding how this quantity can be manipulated and transformed efficiently is crucial for advancing quantum energy management technologies. Here, we introduce and formalize the concepts of isoergotropic states and ergotropy-preserving operations, which reorganize the internal structure of ergotropy while keeping its total value unchanged. These ideas are illustrated for both discrete (two-level systems) and continuous-variable systems (single-mode Gaussian states). In each case, we show how ergotropy-preserving operations redistribute the respective coherent-incoherent and displacement-squeezing components. We further examine the thermodynamic exchanges accompanying ergotropy-preserving operations, including variations in energy and entropy, and demonstrate that these transformations can be dynamically implemented through standard beam-splitter-type interactions with an auxiliary system. Finally, we discuss the practical implications of isoergotropic states and operations in optimizing charging protocols and mitigating charge loss in open quantum batteries.
• Abstract（参考訳）: エルゴトロピーは、量子系から抽出可能な仕事の基本的な測度を提供し、従って、その内部に蓄積される最大の有用なエネルギー、すなわち電荷を与える。 量子エネルギー管理技術の進歩には、この量がいかに効率的に操作され、変換されるかを理解することが不可欠である。 ここでは, エルゴトロピーの内部構造を再構成し, 総値を一定に保ちながら, 等エルゴトロピー状態とエルゴトロピー保存操作の概念を導入し, 定式化する。 これらの考えは離散的(二階系)と連続変数系(単モードガウス状態)の両方に対して説明される。 いずれの場合も,エルゴトロピー保存操作がそれぞれのコヒーレント・コヒーレント・インコヒーレント・インコヒーレント・エクササイズ・スクイーズの各成分を再分配する方法を示す。 さらに,エネルギー・エントロピーの変動を含むエルゴトロピー保存操作に伴う熱力学的交換について検討し,これらの変換が補助システムとの標準ビーム・スプリッタ型相互作用によって動的に実施可能であることを示す。 最後に、オープン量子電池における充電プロトコルの最適化と電荷損失軽減における等エルゴトロピック状態と動作の実践的意義について論じる。

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