論文の概要: Controlled Dark-State Energy Storage and Work Extraction in V-Type Quantum Batteries

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.36704v1
• Date: Tue, 27 Oct 2026 06:20:51 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-28 21:04:31.526778
• Title: Controlled Dark-State Energy Storage and Work Extraction in V-Type Quantum Batteries
• Title（参考訳）: V型量子電池における暗黒状態エネルギー貯蔵と作業抽出
• Abstract要約: 損失キャビティに結合したV型クエットのアンサンブルに基づく量子電池の性能について検討した。 各クエットの2つの励起状態に有限分割パルスを適用することにより、キャビティ-ライト励起は原子暗黒状態に変換される。 本研究は,高抽出性作業への条件付き経路を提供しながら,制御された暗黒状態の個体群トラップが貯蔵エネルギーを保護できることを実証するものである。
• 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: The performance of a quantum battery depends not only on its ability to retain stored energy against unwanted discharge but also on the amount of useful work that can be extracted from it. Here, we investigate these complementary aspects in an ensemble of V-type qutrits coupled to a lossy cavity. By applying a finite splitting pulse to the two excited states of each qutrit, cavity-bright excitations are converted into atomic dark states, whose populations remain protected upon restoring degeneracy, even while the light-matter coupling remains active. Simulations with finite-duration pulses reveal a capture window governed by the competition among energy transfer, bright-to-dark conversion, and photon leakage. We further show that if the energy is stored in the fully symmetric atomic subspace, the passive energy is bounded by twice the transition energy for number of atoms $N\geq2$. Consequently, if the stored energy scales extensively with $N$, the ratio of extractable work to stored energy approaches unity in the thermodynamic limit. Comparing different initial preparations at equal mean input energy, we find that coherent-state can yield greater finite-time ergotropy despite capturing less energy, whereas Fock-state favors greater extractable work in the stationary component. Our results demonstrate how controlled dark-state population trapping in an atom-cavity coupled system can protect stored energy while providing a conditional route toward high extractable work.
• Abstract（参考訳）: 量子電池の性能は、貯蔵されたエネルギーを不要な放電に対して保持する能力だけでなく、そこから抽出できる有用な作業量にも依存する。 本稿では, 損失空洞に結合したV型石英のアンサンブルにおけるこれらの相補的側面について検討する。 各クエットの2つの励起状態に有限分割パルスを適用することにより、キャビティ・ライト励起は原子暗黒状態に変換される。 有限デューレーションパルスを用いたシミュレーションでは、エネルギー移動、明るい暗黒変換、光子漏れの競合によって支配されるキャプチャウィンドウが示される。 さらに、エネルギーが完全に対称な原子部分空間に格納されている場合、受動的エネルギーは原子数$N\geq2$の2倍の遷移エネルギーで束縛されることを示す。 したがって、蓄えられたエネルギーが$N$で広範囲にスケールすると、抽出可能な仕事と蓄えられたエネルギーとの比は、熱力学の極限においてユニティに近づく。 平均入力エネルギーの異なる初期生成物を比較すると、コヒーレント状態はより少ないエネルギーを取り込みながらより長い有限時間エルゴトロピーが得られるのに対し、フォック状態は定常成分においてより高い抽出性を持つ。 本研究は, 原子空洞結合系における暗黒状態集団トラップの制御が, 高抽出性作業への条件付き経路を提供しながら, 貯蔵エネルギーを保護できることを実証するものである。

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