論文の概要: Star Topology Optimizes the Charging Power of Quantum Batteries
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.10853v1
- Date: Wed, 11 Mar 2026 15:03:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-12 16:22:33.015213
- Title: Star Topology Optimizes the Charging Power of Quantum Batteries
- Title（参考訳）: 量子電池の充電パワーを最適化する星のトポロジー
- Authors: Matthieu Sarkis, Oskar A. Prośniak, Samuel Nigro, Alexandre Tkatchenko,
- Abstract要約: 量子電池(Quantum Battery)は、エネルギーを蓄え、需要に応じて供給する量子システムである。
集合的な充電プロトコルとグローバルな制御は充電能力を高めることが知られているが、電池の内部相互作用アーキテクチャ自体が性能をいかに制限するかは定かではない。
本稿では, 内部結合をグラフ隣接行列で符号化し, 外部フェルミオン素子との簡単な相互作用により充電するフェミオン電池の相互作用について検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 39.27725073249277
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum batteries are quantum systems that store energy and deliver it on demand, and their practical value hinges on how fast they can be charged. While collective charging protocols and global control are known to enhance charging power, it remains unclear how the battery's internal interaction architecture itself constrains performance. Here we study interacting fermionic batteries whose internal couplings are encoded by a graph adjacency matrix, charged via a simple interaction with an external fermionic device. We prove that the star topology maximises the early time charging power, which proxies the maximal average power - a widely used quantum battery quality metric. We substantiate the result numerically by an exhaustive sweep over all graphs with $N\leq 7$ vertices and by benchmarks against random graph ensembles at larger $N$. Our findings shed light on architecture as a controllable knob for fast charging and motivate hub-and-spoke designs in scalable quantum-battery platforms.
- Abstract（参考訳）: 量子電池は、エネルギーを蓄え、オンデマンドで供給する量子システムであり、その実用価値は充電の速度にかかっている。
集合的な充電プロトコルとグローバルな制御は充電能力を高めることが知られているが、電池の内部相互作用アーキテクチャ自体が性能をいかに制限するかは定かではない。
本稿では, 内部結合をグラフ隣接行列で符号化し, 外部フェルミオン素子との簡単な相互作用により充電するフェミオン電池の相互作用について検討する。
我々は、恒星のトポロジーが、最大平均電力(広く使われている量子電池の品質測定値)をプロキシする初期の充電電力を最大化することを証明した。
結果をN\leq 7$ verticesで全グラフを徹底的に網羅し、ランダムグラフのアンサンブルをN$でベンチマークすることで数値的に裏付ける。
我々の発見は、スケーラブルな量子電池プラットフォームにおける高速充電とハブ・アンド・スポーク設計のモチベーションのための制御可能なノブとしてアーキテクチャに光を当てた。
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