論文の概要: Ergotropic Mpemba crossings in finite-dimensional quantum batteries

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.11056v1
• Date: Wed, 11 Feb 2026 17:24:44 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-12 21:44:02.236826
• Title: Ergotropic Mpemba crossings in finite-dimensional quantum batteries
• Title（参考訳）: 有限次元量子電池におけるエルゴトロピックMpemba交差
• Authors: Triyas Sapui, Tanoy Kanti Konar, Aditi Sen De,
• Abstract要約: 量子ムペンバ効果(英: quantum Mpemba effect)は、平衡から遠く離れた状態が平衡に近い状態よりも急速に緩和する反直観現象である。 我々は、エルゴトロピー軌道の交叉によって定義されるエルゴトロピックMpemba crossing (EMC)の概念を導入する。 マルコフのケースとは異なり、非マルコフ力学は複数のムペンバ交差を引き起こすことを示した。
• 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: The quantum Mpemba effect is a counterintuitive phenomenon in which a state initially farther from equilibrium relaxes more rapidly than one that starts nearer to equilibrium. In the context of finite-dimensional quantum batteries interacting with an environment, we introduce the notion of an ergotropic Mpemba crossing (EMC), defined by the intersection of ergotropy trajectories during the dynamics. For qubit batteries subjected to amplitude damping noise, we derive a condition for the occurrence of EMC in terms of the relative coherence of the initial states and fully characterize the region of state space that exhibits EMC with respect to a fixed reference state. Interestingly, our analysis reveals that under anisotropic Pauli noise, the emergence of EMC is jointly governed by the coherence and the energy of the initial states. To elucidate the physical origin of EMC, we decompose ergotropy into coherent and incoherent contributions and show that, in qubit systems, the coherent component plays a crucial role for EMC, an observation that strikingly does not extend to three-level batteries. Further, by extending our analysis to non-Markovian environments, we demonstrate that, unlike the Markovian case, non-Markovian dynamics can give rise to multiple Mpemba crossings, with the total number of crossings always being odd. Moreover, analyzing the connection between the EMC and the conventional state Mpemba effect reveals that, for qubits, an EMC necessarily entails a state Mpemba crossing while this correspondence breaks down for qutrits, where EMCs may arise without any state Mpemba crossing.
• Abstract（参考訳）: 量子ムペンバ効果(英: quantum Mpemba effect)は、平衡から遠く離れた状態が平衡に近い状態よりも急速に緩和する反直観現象である。 環境と相互作用する有限次元量子電池の文脈では、動的にエルゴトロピー軌道の交叉によって定義されるエルゴトロピック型Mpemba crossing (EMC) の概念を導入する。 振幅減衰雑音を受けるキュービット電池の場合、初期状態の相対的コヒーレンスの観点からEMCの発生条件を導出し、固定基準状態に対してEMCを示す状態空間の領域を完全に特徴づける。 興味深いことに、異方性パウリノイズの下では、EMCの出現は初期状態のコヒーレンスとエネルギーによって共同で制御されている。 EMCの物理的起源を明らかにするため,エルゴトロピーをコヒーレントかつ非コヒーレントなコントリビューションに分解し,量子ビット系では,そのコヒーレント成分がEMCにとって重要な役割を担っていることを示す。 さらに、この解析を非マルコフ環境にまで拡張することにより、マルコフ力学とは異なり、非マルコフ力学は複数のムペンバ交差を生じさせ、交叉の総数は常に奇数であることを示した。 さらに、EMCと従来の状態Mpemba効果の接続を分析すると、EMCは必然的に状態Mpemba交差を伴い、この対応はクォートに対して崩壊するが、EMCは状態Mpemba交差を伴わない。

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