論文の概要: Entanglement and Thermodynamic Scaling Laws in Quantum Superabsorption

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.26373v1
• Date: Thu, 30 Oct 2025 11:15:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-31 16:05:09.775124
• Title: Entanglement and Thermodynamic Scaling Laws in Quantum Superabsorption
• Title（参考訳）: 量子超吸収におけるエンタングルメントと熱力学的スケーリング則
• Authors: Juan David Álvarez-Cuartas, John H. Reina,
• Abstract要約: 量子電池は、古典的なエネルギー貯蔵と電力供給の限界を超えるために、集合的な量子資源を利用する。 我々は、Dicke と Tavis-Cummings モデルによって管理される$N$-qubit 空洞結合 QB を解析した。 我々は、散逸が安定化源として機能し、いくつかの実験プラットフォームに関連するスケーリングベンチマークを得ることを示した。
• 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 batteries (QBs) exploit collective quantum resources to surpass the limits of classical energy storage and power delivery. We analyze $N$-qubit cavity-coupled QBs governed by Dicke and Tavis--Cummings models under Gaussian driving and open-system dynamics. Finite-size scaling laws $\mathcal{O}(N)\!\sim\!N^{\alpha}$ demonstrate an optimal region of relaxation and dephasing where coherent driving stabilizes entanglement entropy growth for thermodynamic observables (maximum energy $E_{\mathrm{max}}$, charging time $\tau$, and maximum power $\bar{P}_{\mathrm{max}}$) and for qubit and cavity entanglement entropies. The Dicke model exhibits entropy-suppressed extensive behavior, while the Tavis--Cummings model achieves super-extensive scaling with $\alpha_{E_{\mathrm{max}}}\!\in\![1.08,1.26]$, $\alpha_{\tau}\!\approx\!-0.49$, $\alpha_{\bar{P}_{\mathrm{max}}}\!\in\![1.57,1.73]$, supported by qubit-cavity entanglement. We demonstrate that dissipation can act as a stabilizer source, yielding scaling benchmarks that are relevant to several experimental platforms. Our findings connect entanglement, dissipation-enhanced scaling laws and superabsorption, outlining a pathway towards scalable quantum batteries offering practical quantum advantage.
• Abstract（参考訳）: 量子電池(QB)は、古典的なエネルギー貯蔵と電力供給の限界を超えるために、集合的な量子資源を利用する。 我々はDicke と Tavis-Cummings が支配する$N$-qubit 空洞結合 QB をガウス駆動および開系力学の下で解析する。 有限サイズのスケーリング法則 $\mathcal{O}(N)\! ようこそ! N^{\alpha}$は、コヒーレント駆動が熱力学的可観測物(最大エネルギー$E_{\mathrm{max}}$、充電時間$\tau$、最大電力$\bar{P}_{\mathrm{max}}$)およびクォービットおよびキャビティエントロピーに対してエンタングルメントエントロピー成長を安定化させる緩和とデファーシングの最適領域を示す。 Dicke モデルはエントロピーに抑圧された広範な振る舞いを示し、Tavis-Cummings モデルは $\alpha_{E_{\mathrm{max}}}\! イン! [1.08,1.26]$, $\alpha_{\tau}\! \approx\! -0.49$, $\alpha_{\bar{P}_{\mathrm{max}}}\! イン! [1.57,1.73]$, qubit-cavity 絡み合いのサポート。 我々は、散逸が安定化源として機能し、いくつかの実験プラットフォームに関連するスケーリングベンチマークを得られることを示した。 我々の発見は、絡み合い、散逸を増すスケーリング法則と超吸収を結びつけ、実用的な量子優位性を提供するスケーラブルな量子電池への道筋を概説している。

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