論文の概要: Collective-dissipation-induced dark and metastable-like states for enhanced quantum battery performance
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.09693v1
- Date: Mon, 10 Aug 2026 14:58:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-11 19:16:37.323794
- Title: Collective-dissipation-induced dark and metastable-like states for enhanced quantum battery performance
- Title（参考訳）: 量子電池性能向上のための集団散逸誘起暗黒準安定状態
- Authors: Achraf Khoudiri, Asghar Ullah, Abderrahim El Allati, Özgür E. Müstecaplıoğlu,
- Abstract要約: オープン量子電池の自律充電力学における対称性保護暗黒状態と準安定様凍結状態の役割について検討する。
集合散逸は, 温度, 磁気位相, システムサイズによらず, エルゴトロピーと帯電力を高めることができることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We investigate the role of symmetry-protected dark states and metastable-like frozen states in the autonomous charging dynamics of open quantum batteries described by a transverse-field Ising model. By comparing local and collective dissipation over a range of system sizes, temperatures, and magnetic phases, we demonstrate that collective dissipation generates symmetry-protected dark states together with a much larger set of frozen (metastable) states, forming an extended protected Hilbert space. We derive the multiplicity of the collective dark sector analytically, showing that it follows the Catalan sequence for even system sizes, while such states are absent for odd sizes. Our results show that collective dissipation can enhance ergotropy and charging power, with its advantage depending on temperature, magnetic phase, and system size. While the number of dark and frozen states is identical in the ferromagnetic and antiferromagnetic phases, the achievable ergotropy differs substantially because of the different spectral locations of these protected states. In particular, the antiferromagnetic configuration exhibits considerably larger extractable work owing to the favorable positioning of the protected subspaces within the many-body energy spectrum. Finally, we analyze the active Hilbert-space fraction and show that metastable protection provides an effective mechanism for suppressing dissipative losses while preserving efficient charging pathways. These results establish the dark-state and frozen-state sectors as key resources for optimizing the performance of open quantum batteries through engineered dissipation.
- Abstract（参考訳）: 横場イジングモデルにより記述されたオープン量子電池の自律充電力学における対称性保護暗黒状態と準安定様凍結状態の役割について検討する。
系の大きさ, 温度, 磁気相の局所的および集合的散逸を比較することで, 集合的散逸がより大きな凍った(溶融可能な)状態の集合とともに対称性に保護された暗黒状態を生成し, 拡張されたヒルベルト空間を形成することを示す。
我々は、全体ダークセクターの多重度を解析的に導き、たとえシステムサイズであっても、カタルーニャ列に従うことを示したが、そのような状態は奇数サイズでは欠落している。
以上の結果から, 集合散逸はエルゴトロピーと帯電力を高め, 温度, 磁気位相, システムサイズによって有利であることがわかった。
強磁性相と反強磁性相では、暗黒状態と凍結状態の数は同一であるが、これらの保護状態のスペクトル位置が異なるため、達成可能なエルゴトロピーは著しく異なる。
特に、反強磁性構造は、多体エネルギースペクトル内の保護された部分空間が好ましい位置にあるため、かなり大きな抽出可能な構造を示す。
最後に, 活性ヒルベルト空間分画を解析し, メタスタブル保護が効率の良い充電経路を保ちながら消散損失を抑制する効果的なメカニズムを提供することを示した。
これらの結果は、暗黒状態と凍結状態のセクターを、工学的な散逸によってオープン量子電池の性能を最適化するための重要なリソースとして確立する。
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