論文の概要: Watt-level coherent microwave emission from dissipation engineered solid-state quantum batteries

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.04666v1
• Date: Thu, 04 Dec 2025 10:58:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-05 21:11:46.121948
• Title: Watt-level coherent microwave emission from dissipation engineered solid-state quantum batteries
• Title（参考訳）: 消散技術による固体量子電池からのワットレベルコヒーレントマイクロ波放射
• Authors: Yuanjin Wang, Hao Wu, Mark Oxborrow, Qing Zhao,
• Abstract要約: 量子電池における高出力コヒーレントマイクロ波生成は、量子相関、老化、自己放電プロセスのため、依然として困難である。 エネルギー貯蔵と放出を時間的に分離する動的制御戦略として散逸工学を導入する。 放電時の放電時の放電を抑え, 放電時の出力結合を急速に向上させることで, ワットレベルのピークパワーを持つナノマイクロ波バーストを実現する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.259185386521364
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Recently proposed metastability-induced quantum batteries have shown particular promise for coherent microwave generation. However, achieving high-power coherent microwave generation in quantum batteries remains fundamentally challenging due to quantum correlations, aging, and self-discharging processes. For the cavity-quantum-electrodynamics (CQED)-based quantum batteries, a further trade-off arises between strong spin-photon coupling for energy storage and sufficient output coupling for power delivery. To overcome these constraints, we introduce dissipation engineering as a dynamic control strategy that temporally separates energy storage and release. By suppressing emission during charging and rapidly enhancing the output coupling during discharging, we realize nanosecond microwave bursts with watt-level peak power. By optimizing three dissipation schemes, we improve work extraction efficiency of the quantum battery by over two orders of magnitude and achieve high power compression factors outperforming the state-of-the-art techniques, establishing dissipation engineering as a pathway toward room-temperature, high-power coherent microwave sources.
• Abstract（参考訳）: 最近提案された転移性誘起量子電池は、コヒーレントマイクロ波発生に特に期待されている。 しかし、量子電池における高出力コヒーレントマイクロ波生成の実現は、量子相関、老化、自己放電プロセスにより、基本的に困難である。 キャビティ量子電気力学(CQED)ベースの量子電池では、エネルギー貯蔵のための強いスピン光子結合と電力供給のための十分な出力結合との間にはさらにトレードオフが生じる。 これらの制約を克服するため,エネルギー貯蔵と放出を時間的に分離する動的制御戦略として散逸工学を導入する。 充電時の放電抑制と放電時の出力結合の高速化により,ワットレベルのピークパワーを持つナノ秒マイクロ波バーストを実現する。 3つの散逸スキームを最適化することにより、量子電池の作業抽出効率を2桁以上改善し、最先端技術より優れた高出力圧縮係数を達成し、室温・高出力コヒーレントマイクロ波源への経路として散逸技術を確立する。

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