論文の概要: Davies-Morris-Shore Framework for Multilevel Quantum Batteries: Dark and Funnel States in Interacting Qutrit Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.18212v1
• Date: Mon, 20 Apr 2026 12:58:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-28 17:22:12.445237
• Title: Davies-Morris-Shore Framework for Multilevel Quantum Batteries: Dark and Funnel States in Interacting Qutrit Systems
• Title（参考訳）: マルチレベル量子電池のためのデイビース・モリス・ショア・フレームワーク:相互作用量子系における暗黒状態とファンネル状態
• Authors: Yiğit Perçin, Özgür E. Müstecaplıoğlu,
• Abstract要約: 量子電池の長寿命エネルギー貯蔵状態を特定するための熱力学的一貫した枠組みを提案する。 マルチレベルなラグ構造と交換相互作用により、キュービットのケースを超えたエネルギー貯蔵状態が実現可能であることを示す。 これらの経路の知識は、超伝導多層プラットフォームにおける将来の保護と制御戦略を開発するための基本となる。
• 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: Dark and subradiant states have emerged as a promising resource for stabilizing open quantum batteries against dissipation, but existing studies are largely limited to qubit ensembles and symmetry-based constructions. Here we introduce a systematic, thermodynamically consistent framework for identifying long-lived energy storage states in interacting multilevel quantum batteries, combining the Davies master equation with a Morris-Shore (MS)-type decomposition of dissipative coupling blocks. Focusing on a minimal model of two interacting qutrits coupled to a common bath, we analytically construct dark, bright, and funnel states-excited states that decay exclusively into protected manifolds. We also derive quantitative robustness conditions governed by the ratio of interaction strength to anharmonicity. We show that multilevel ladder structure and exchange interactions enable energetic storage states beyond the qubit case. Numerical simulations confirm that these states exhibit long-lived energy storage under realistic dissipation. Finally, we show that high-energy funnel states provide a natural design target for multilevel quantum batteries, as their decay pathways are highly structured and directed toward protected manifolds. Knowledge of these pathways offers a principled basis for developing future protection and control strategies in superconducting multilevel platforms.
• Abstract（参考訳）: ダークおよびサブラジアント状態は、散逸に対するオープン量子電池の安定化のための有望な資源として現れてきたが、既存の研究は主に量子ビットアンサンブルと対称性に基づく構成に限られている。 ここでは、相互作用する多層量子電池における長寿命エネルギー貯蔵状態を特定するための系統的、熱力学的に一貫したフレームワークを紹介し、デービーズ・マスター方程式とモリス=ショア(MS)型散逸結合ブロックの分解を組み合わせた。 共通の浴に結合された2つの相互作用するクォートリットの最小モデルに焦点をあてて、我々は、保護多様体にのみ崩壊する暗、明るい、および真核状態の励起状態の解析的に構成する。 また,非調和性に対する相互作用強度の比によって支配される定量的ロバスト性条件も導出した。 マルチレベルなラグ構造と交換相互作用により、キュービットのケースを超えたエネルギー貯蔵状態が実現可能であることを示す。 数値シミュレーションにより、これらの状態が現実的な散逸の下で長期間のエネルギー貯蔵を示すことが確認される。 最後に, 高エネルギーファンネル状態は, 崩壊経路が高度に構造化され, 保護多様体に向けられているため, 多層量子電池の自然設計対象となることを示す。 これらの経路の知識は、超伝導多層プラットフォームにおける将来の保護と制御戦略を開発するための基本となる。

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