論文の概要: Ergotropy from Geometric Phases in a Dephasing Qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.01129v1
• Date: Sun, 01 Mar 2026 14:22:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-03 19:50:56.524578
• Title: Ergotropy from Geometric Phases in a Dephasing Qubit
• Title（参考訳）: 強調量子ビットにおける幾何相からのエルゴトロピー
• Authors: Fernando C. Lombardo, Paula I. Villar,
• Abstract要約: 環境に結合したキュービットによって得られる幾何学的位相と動的位相を,純粋にデフォーカスすることで解析する。 動的位相は非コヒーレントエルゴトロピーにのみ依存しており、その純粋にエネルギティックな起源を反映していることを示す。 幾何学的位相は、全エルゴトロピーに対するコヒーレントおよび非コヒーレントな寄与に非自明な依存を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 45.88028371034407
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We analyze the geometric phase and dynamic phase acquired by a qubit coupled to an environment through pure dephasing, establishing a direct connection between phase accumulation and ergotropy. We show that the dynamic phase depends solely on the incoherent ergotropy, reflecting its purely energetic origin. In contrast, the geometric phase exhibits a nontrivial dependence on both the coherent and incoherent contributions to the total ergotropy, encoding the interplay between coherence, dissipation, and energy extraction. By performing a perturbative expansion in the qubit-environment coupling strength, we demonstrate that, in the weak-coupling and long-time regime, the geometric phase becomes determined exclusively by the incoherent ergotropy, which coincides with the asymptotic value of the total ergotropy reached under decoherence. These results provide a clear physical distinction between dynamic and geometric phases in open quantum systems and establish geometric phases as sensitive probes of energetic resources. Furthermore,~in superconducting circuit implementations, our findings suggest that the ergotropy of a two-level system could be inferred indirectly from geometric-phase measurements using standard techniques such as quantum state tomography.
• Abstract（参考訳）: 我々は, 環境に結合した量子ビットによって得られる幾何学的位相と動的位相を, 純粋なデファス化により解析し, 位相蓄積とエルゴトロピーの直接接続を確立する。 動的位相は非コヒーレントエルゴトロピーにのみ依存しており、その純粋にエネルギティックな起源を反映していることを示す。 対照的に、幾何相は全エルゴトロピーへのコヒーレントおよび非コヒーレントな寄与に非自明な依存を示し、コヒーレンス、散逸、エネルギー抽出の間の相互作用を符号化する。 クビット-環境結合強度の摂動的拡大を行うことにより, 弱結合状態と長期状態において, 幾何位相は不整合エルゴトロピーによってのみ決定され, 縮合下で到達した全エルゴトロピーの漸近値と一致することを示した。 これらの結果は、開量子系における動的位相と幾何学的位相を明確に区別し、エネルギー資源の感度プローブとして幾何学的位相を確立する。 さらに, 超伝導回路の実装においては, 量子状態トモグラフィなどの標準技術を用いた幾何学的位相測定から, 2レベル系のエルゴトロピーを間接的に推定できることが示唆された。

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