論文の概要: Super-Extensive Charging Power in the Absence of Global Operations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.00788v1
• Date: Sun, 30 Nov 2025 08:56:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-02 19:46:34.418855
• Title: Super-Extensive Charging Power in the Absence of Global Operations
• Title（参考訳）: グローバル運用における超高密度帯電力
• Authors: Anupam, Sheryl Mathew, Sibasish Ghosh,
• Abstract要約: 超過大な電力スケーリングは、相互作用エネルギー分布がますます一様になるときにのみ可能であることを示す。 本研究は,直接チャージプロトコルにおける量子優位性に必要な資源として,gの集約性を確立した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.46305101152106515
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum batteries have emerged as a platform for investigating whether quantum effects can accelerate energy storage beyond classical limits. Although a variety of charging schemes have reported signatures of quantum advantage, the fundamental physical requirements for achieving superextensive charging power remain insufficiently understood. Here, we show that, in addition to Hamiltonian locality, a key structural property, g-extensiveness, quantifying the distribution of interaction energy across lattice sites places a fundamental bound on charging performance in spin-lattice models. We prove that superextensive power scaling is possible only when the interaction-energy distribution becomes increasingly nonuniform, with the maximal local weight growing with system size. This criterion explains why many previously studied protocols fail to exhibit superextensive power, even when the Hamiltonians involve large participation numbers. We further demonstrate that this condition is realized in an experimentally relevant interacting model, where, despite fixed interaction order, the charging power scales superextensively. Our results establish g-extensiveness as a necessary resource for quantum advantage in direct-charging protocols and provide a systematic framework for identifying and engineering physically feasible quantum batteries capable of outperforming classical counterparts in charging power.
• Abstract（参考訳）: 量子電池は、量子効果が古典的な限界を超えたエネルギー貯蔵を加速できるかどうかを調査するためのプラットフォームとして登場した。 様々な充電方式が量子優位性のシグネチャを報告しているが、超過大充電能力を達成するための基本的な物理的要件は未だ十分に理解されていない。 ここでは、ハミルトニアン局所性に加えて、重要な構造的性質であるgの集約性(g-extensiveness)は、格子サイトにおける相互作用エネルギーの分布を定量化し、スピン格子モデルにおける電荷性能に基礎的拘束力を与えることを示す。 超過大な電力スケーリングは、相互作用エネルギー分布がますます一様になるときにのみ可能であり、最大局所重量はシステムサイズとともに増加することを証明している。 この基準は、これまで研究されてきた多くのプロトコルが、ハミルトン派が大きな参加数を持つ場合でも、超過大なパワーを示せなかった理由を説明する。 さらに、この状態が実験的に関連する相互作用モデルで実現されることを示し、そこでは、固定的な相互作用順序にもかかわらず、充電電力は超過大にスケールする。 本研究は、直接チャージプロトコルにおける量子優位性に必要なリソースとしてg集約性を確立し、充電電力の古典的特性よりも優れた物理的に実現可能な量子電池を同定・工学するための体系的な枠組みを提供する。

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