論文の概要: Charging a quantum battery from the Bloch sphere

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.10844v1
• Date: Thu, 15 Jan 2026 20:24:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-19 20:21:50.286531
• Title: Charging a quantum battery from the Bloch sphere
• Title（参考訳）: ブロッホ球からの量子電池の充電
• Authors: C. A. Downing, M. S. Ukhtary,
• Abstract要約: 簡単な2成分の量子バッテリモデルによる充電過程の量子エネルギーと量子熱力学を再考する。 蓄電エネルギー, エルゴトロピー, 電池容量を一般化した解析式が得られた。 我々の理論的基礎は、2段階の連成系に基づく量子エネルギー科学における今後の実験を導くのに役立つかもしれない。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We reconsider the quantum energetics and quantum thermodynamics of the charging process of a simple, two-component quantum battery model made up of a charger qubit and a single--cell battery qubit. We allow for the initial quantum state of the charger to lie anywhere on the surface of the Bloch sphere, and find the generalized analytical expressions describing the stored energy, ergotropy and capacity of the battery, all of which depend upon the initial Bloch sphere polar angle in a manner evocative of the quantum area theorem. The origin of the ergotropy produced, as well as the genesis of the battery capacity, can be readily traced back to the quantum coherences and population inversions generated (and the balance between these two mechanisms is contingent upon the starting Bloch polar angle). Importantly, the ergotropic charging power and its associated optimal charging time display notable deviations from standard results which disregard thermodynamic considerations. Our theoretical groundwork may be useful for guiding forthcoming experiments in quantum energy science based upon coupled two-level systems.
• Abstract（参考訳）: チャージャーキュービットと単セルバッテリキュービットからなる単純な2成分量子バッテリモデルを用いて、充電過程の量子エネルギーと量子熱力学を再考する。 我々は、チャージャーの初期量子状態がブロッホ球面のどこにでも置けるようにし、蓄えられたエネルギー、エルゴトロピー、電池の容量を記述する一般化された解析式を見つける。 生成するエルゴトロピーの起源と電池容量の生成は、容易に量子コヒーレンスや集団のインバージョンに遡ることができる(これらの2つのメカニズムのバランスは、開始するブロッホの極角に連続している)。 重要なことは、エルジトロピック充電パワーとその付随する最適充電時間は、熱力学的考慮を無視した標準結果から顕著なずれを示すことである。 我々の理論的基礎は、2段階の連成系に基づく量子エネルギー科学における今後の実験を導くのに役立つかもしれない。

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