論文の概要: Dynamical Criticality Behind Energy-Storage Singularities in Quantum Batteries
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.10637v2
- Date: Tue, 12 May 2026 12:02:58 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-13 18:21:07.131777
- Title: Dynamical Criticality Behind Energy-Storage Singularities in Quantum Batteries
- Title（参考訳）: 量子電池のエネルギー貯蔵特異性にかかわる動的臨界
- Authors: Zheng Liu, Wen-Hui Nie, Yi-jia Yang, Lin-Cheng Wang, Chang-shui Yu,
- Abstract要約: 量子電池のエネルギー貯蔵特異点はしばしば平衡量子臨界度と関連付けられている。
クエンチ駆動型多体電池では、運動量空間における動的臨界からそのような特異点が生じることが示されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.4929993756589366
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Energy-storage singularities in quantum batteries are often associated with equilibrium quantum criticality. Here we show that, in quench-driven many-body batteries, such singularities can originate from dynamical criticality in momentum space. Using the transverse-field Ising chain as a representative free-fermion quantum battery, we develop a momentum-resolved description of the charging process. The long-time stored energy forms a dephasing plateau whose dependence on the quench strength becomes nonanalytic when a real dynamical critical momentum emerges. More generally, for free-fermion two-band quantum batteries, each momentum sector acts as an independent coherent charging channel, and the condition for a dynamical quantum phase transition (DQPT) is equivalent to perfect normalized charging of the critical mode. At the critical times, this mode has a vanishing Loschmidt amplitude, maximal normalized stored energy, and zero instantaneous power at the turning point between energy absorption and backflow. We further show that the single-mode charging signal-to-noise ratio (SNR) develops sharp signatures at the same critical times, providing a direct charging-based probe of DQPT. Thus, nonequilibrium criticality does not simply enhance the total stored energy or power, which remain shaped by noncritical modes, but reorganizes energy storage by selecting optimal microscopic charging channels. Our results establish a mode-resolved connection between DQPT and quantum-battery charging, suggesting a route toward controlling many-body energy storage through dynamical criticality.
- Abstract（参考訳）: 量子電池のエネルギー貯蔵特異点はしばしば平衡量子臨界度と関連付けられている。
ここでは、クエンチ駆動多体電池において、そのような特異性は運動量空間における動的臨界性から生じる可能性があることを示す。
逆場イジング鎖を代表的自由フェルミオン量子電池として使用し、電荷過程の運動量分解記述を開発する。
長時間保存されたエネルギーは、実際の動的臨界運動量が発生すると、クエンチ強度への依存が非分析的になる劣化台地を形成する。
より一般的に、自由フェルミオン二バンド量子電池の場合、各運動量セクターは独立したコヒーレント充電チャネルとして機能し、動的量子相転移(DQPT)の条件は臨界モードの完全正規化充電と等価である。
臨界時には、このモードは消滅するロシミト振幅、最大正規化された貯蔵エネルギー、エネルギー吸収と逆流の間の旋回点におけるゼロ瞬時パワーを有する。
さらに、単一モード帯電信号-ノイズ比(SNR)が、同時に急激なシグネチャを発生させ、DQPTの直接充電に基づくプローブを提供することを示す。
したがって、非平衡臨界性は、非臨界モードで形づくられたままの総貯蔵エネルギーや電力を高めるだけでなく、最適な微視的な充電チャネルを選択することでエネルギー貯蔵を再編成する。
以上の結果から,DQPTと量子電池充電のモード解決接続が確立し,動的臨界による多体エネルギー貯蔵制御への道筋が示唆された。
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