論文の概要: Quantum Charging Advantage in Superconducting Solid-State Batteries

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.08610v1
• Date: Mon, 09 Feb 2026 12:55:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-10 20:26:25.233196
• Title: Quantum Charging Advantage in Superconducting Solid-State Batteries
• Title（参考訳）: 超電導固体電池における量子帯電効果
• Authors: Chang-Kang Hu, Chilong Liu, Jingchao Zhao, Liuzhu Zhong, Yuxuan Zhou, Mingze Liu, Haolan Yuan, Yongchang Lin, Yue Xu, Guantian Hu, Guixu Xie, Zixing Liu, Ruiyang Zhou, Yougui Ri, Wenxuan Zhang, Ruicheng Deng, Andreia Saguia, Xiayu Linpeng, Marcelo S. Sarandy, Song Liu, Alan C. Santos, Dian Tan, Dapeng Yu,
• Abstract要約: 我々は、スケーラブルな固体量子電池におけるQCA(RefCdemonstrate quantumcharge advantage)の実験を行った。 2レベルシステムに対する二重励起ハミルトニアンがスケーラブルQCAをいかに促進するかを示す。 本研究では,量子充電の性能について,その非相関な古典的特性と比較した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 15.41964054143452
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Quantum battery, as a novel energy storage device, offers the potential for unprecedented efficiency and performance beyond the capabilities of classical systems, with broad implications for future quantum technologies. Here, we experimentally \RefC{demonstrate quantum charging advantage (QCA)} in a scalable solid-state quantum battery. More specifically, we show how double-excitation Hamiltonians for two-level systems promote scalable QCA \RefB{with standard methods.} We effectively implement the collective evolution of quantum systems with 2 up to 12 battery cells in a superconducting quantum processor, and study the performance of quantum charging compared to its uncorrelated classical counterpart. The model considered is a linear chain of superconducting transmon qubits with only \textit{nearest-neighbor} and \textit{pairwise} interactions, which constitute the simplest model of a multi-cell quantum battery. Our results empirically realize substantial QCA without the necessity of adopting long-range and many-body interactions \RefB{ and showcase the quantum features of the QB charging processes with measurements of non-zero coherent ergotropy, incoherent ergotropy and entanglement,} revealing a promising prospect for further developments of efficient and experimentally feasible protocols for QCA.
• Abstract（参考訳）: 量子電池は、新しいエネルギー貯蔵装置として、古典的なシステムの能力を超えた前例のない効率と性能の可能性を秘めており、将来の量子技術に幅広い影響を及ぼす。 ここでは、スケーラブルな固体量子電池において、RefC{demonstrate quantum charging advantage (QCA) を実験的に評価する。 具体的には、2レベルシステムに対する二重励起ハミルトニアンがスケーラブルなQCA \RefB{with Standard Methodをいかに促進するかを示す。 } 超伝導量子プロセッサにおいて,最大12個の電池セルを持つ量子系の集合的進化を効果的に実装し,その非相関な古典的特性と比較して量子充電の性能について検討した。 検討されたモデルは、超伝導トランスモン量子ビットの線形連鎖であり、多セル量子電池の最も単純なモデルを構成するのは、単に \textit{nearest-neighbor} と \textit{pairwise} の相互作用のみである。 以上の結果から,QCAの非ゼロコヒーレントなエルゴトロピー,非コヒーレントなエルゴトロピー,エンタングルメントの測定によるQB充電プロセスの量子的特徴を示すとともに,QCAの効率的かつ実験的に実現可能なプロトコルのさらなる発展を期待できる可能性が示唆された。

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