論文の概要: Trade-off relations and enhancement protocol of quantum battery capacities in multipartite systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.14999v1
- Date: Wed, 17 Dec 2025 01:02:25 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-18 17:06:26.818824
- Title: Trade-off relations and enhancement protocol of quantum battery capacities in multipartite systems
- Title（参考訳）: 多部系における量子電池容量のトレードオフ関係と拡張プロトコル
- Authors: Yiding Wang, Xiaofen Huang, Shao-Ming Fei, Tinggui Zhang,
- Abstract要約: 2量子ビット系における量子バッテリ容量のトレードオフ関係について検討する。
サブシステムのバッテリ容量のコヒーレント/非コヒーレントなコンポーネントを確立する。
本研究は, 量子電池理論と量子エネルギー貯蔵システムの発展に寄与する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4127810154865994
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: First, we investigate the trade-off relations of quantum battery capacities in two-qubit system. We find that the sum of subsystem battery capacity is governed by the total system capacity, with this trade-off relation persisting for a class of Hamiltonians, including Ising, XX, XXZ and XXX models. Then building on this relation, we define residual battery capacity for general quantum states and establish coherent/incoherent components of subsystem battery capacity. Furthermore, we introduce the protocol to guide the selection of appropriate incoherent unitary operations for enhancing subsystem battery capacity in specific scenarios, along with a sufficient condition for achieving subsystem capacity gain through unitary operation. Numerical examples validate the feasibility of the incoherent operation protocol. Additionally, for the three-qubit system, we also established a set of theories and results parallel to those for two-qubit case. Finally, we determine the minimum time required to enhance subsystem battery capacity via a single incoherent operation in our protocol. Our findings contribute to the development of quantum battery theory and quantum energy storage systems.
- Abstract（参考訳）: まず、2量子ビット系における量子電池容量のトレードオフ関係について検討する。
このトレードオフ関係はIsing, XX, XXZ, XXXモデルを含むハミルトン系のクラスにおいて持続する。
この関係に基づいて、一般的な量子状態に対する残電池容量を定義し、サブシステムバッテリー容量のコヒーレント/非コヒーレントなコンポーネントを確立する。
さらに,特定シナリオにおけるサブシステムのバッテリ容量向上のための適切な一貫したユニタリ操作の選択と,ユニタリ操作によるサブシステムのキャパシティゲインを達成するための十分な条件を導出するプロトコルを導入する。
数値的な例は、不整合演算プロトコルの実現可能性を検証する。
さらに, 3-qubit 系に対しては, 2-qubit の場合と平行な理論と結果のセットも確立した。
最後に,本プロトコルにおける単一非整合操作により,サブシステムのバッテリ容量を向上させるために必要な最小時間を決定する。
本研究は, 量子電池理論と量子エネルギー貯蔵システムの発展に寄与する。
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