論文の概要: Optimal control of a dissipative micromaser quantum battery in the ultrastrong coupling regime

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.10281v1
• Date: Thu, 15 Jan 2026 10:57:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-16 19:43:19.10986
• Title: Optimal control of a dissipative micromaser quantum battery in the ultrastrong coupling regime
• Title（参考訳）: 超強結合状態における散逸型マイクロメーサ量子電池の最適制御
• Authors: Maristella Crotti, Luca Razzoli, Luigi Giannelli, Giuseppe A. Falci, Giuliano Benenti,
• Abstract要約: 超強結合系で動作するマイクロマザー量子電池のダイナミクスについて検討する。 散逸効果は、キュービットキャビティ系の弱いカップリングから熱浴へ生じる。 以上の結果から,超強光物質結合,制御された消散,最適化された制御戦略により,マイクロメーサ量子電池は,現実的な条件下での充電性能の向上と長期安定を両立できることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We investigate the open system dynamics of a micromaser quantum battery operating in the ultrastrong coupling (USC) regime under environmental dissipation. The battery consists of a single-mode electromagnetic cavity sequentially interacting, via the Rabi Hamiltonian, with a stream of qubits acting as chargers. Dissipative effects arise from the weak coupling of the qubit-cavity system to a thermal bath. Non-negligible in the USC regime, the counter-rotating terms substantially improve the charging speed, but also lead, in the absence of dissipation, to unbounded energy growth and highly mixed cavity states. Dissipation during each qubit-cavity interaction mitigates these detrimental effects, yielding steady-state of finite energy and ergotropy. Optimal control on qubit preparation and interaction times enhances battery's performance in: (i) Maximizing the stored ergotropy trhough an optimized charging protocol; (ii) Stabilizing the stored ergotropy against dissipative losses through an optimized measurement-based passive-feedback strategy. Overall, our numerical results demonstrate that the interplay of ultrastrong light-matter coupling, controlled dissipation, and optimized control strategies enables micromaser quantum batteries to achieve both enhanced charging performance and long-term stability under realistic conditions.
• Abstract（参考訳）: 超強結合(USC)方式で動作するマイクロメーサ量子電池の環境散逸時の開系力学について検討する。 電池は、ラビ・ハミルトニアンを介して連続的に相互作用する単一モードの電磁空洞と、充電器として働くキュービットのストリームで構成されている。 散逸効果は、キュービットキャビティ系の弱いカップリングから熱浴へ生じる。 USC体制では無視できないが、反回転項は充電速度を大幅に改善するが、消散がなければ、非有界エネルギー成長と高混合空洞状態に繋がる。 クォービット-キャビティ相互作用における散逸は、これらの有害な効果を緩和し、有限エネルギーとエルゴトロピーの定常状態をもたらす。 キュービット準備と相互作用時間の最適制御は、電池の性能を高める。 一 最適化充電プロトコルとして貯蔵されたエルゴトロピートラウを最大化すること。 二 最適化された計測に基づく受動フィードバック戦略により、放散損失に対する貯蔵エルゴトロピーの安定化を図る。 以上の結果から, マイクロメーサ量子電池は, 現実的な条件下での充電性能の向上と長期安定性の両立を実現することができることがわかった。

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