論文の概要: Experimental Realization of a Nonreciprocal Quantum Battery
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2611.00878v1
- Date: Sat, 31 Oct 2026 12:26:06 GMT
- ステータス: 情報取得中
- システム内更新日: 2026-11-03 19:36:06.636077
- Title: Experimental Realization of a Nonreciprocal Quantum Battery
- Title（参考訳）: 非相反量子電池の実験的実現
- Abstract要約: 充電時の実用的一方向エネルギーフローは、電位差による古典電池では容易である。
ここでは、数量子状態における最初の逆流のない非相互量子電池を実現する。
この研究は、マイクロおよびナノスケール量子デバイスにおける指向性エネルギー伝達と記憶の基礎を確立する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.596935412081224
- License:
- Abstract: Quantum batteries promise faster and more efficient energy storage and extraction by harnessing quantum mechanics, serving as essential building blocks for future quantum devices. A key practical requirement-unidirectional energy flow during charging-is straightforward in classical batteries via potential difference, yet remains a major challenge in the quantum regime due to the inherent reciprocity of coherent coupling. Here, we realize the first backflow-free, nonreciprocal quantum battery in the few-quantum regime, implemented in a highly controlled trapped-ion system via a qubit-reservoir engineering technique. By subtly tailoring quantum interference between coherent and dissipative couplings of two laser-cooled motional modes, we achieve strictly unidirectional energy flow from the charger to the battery. We observe maximum charging power at an exceptional point and demonstrate a complete charge-discharge cycle with unitary work extraction. This work establishes the foundation for directional energy transfer and storage in micro- and nanoscale quantum devices, with broad implications for nonreciprocal energy harvesting, precision metrology, information processing, and quantum thermodynamics.
- Abstract（参考訳）: 量子電池は、将来の量子デバイスに不可欠なビルディングブロックとして機能する量子力学を活用することにより、より高速で効率的なエネルギー貯蔵と抽出を約束する。
充電中の重要な要求一方向のエネルギーフローは、ポテンシャル差によって古典電池では容易であるが、コヒーレントカップリングの本質的な相互性のため、量子状態においては大きな課題である。
そこで我々は,数量子状態における最初のバックフローフリーで非相反的な量子電池を実現し,量子ビット貯水池工学技術を用いて,高度に制御されたトラップイオンシステムで実装した。
2つのレーザー冷却された運動モードのコヒーレント結合と散逸結合の量子干渉を微調整することにより、チャージャーからバッテリへの厳密な一方向エネルギーフローを実現する。
我々は、例外的に最大充電電力を観測し、一元的作業抽出を伴う完全充電サイクルを示す。
この研究は、マイクロおよびナノスケールの量子デバイスにおける指向性エネルギー伝達と貯蔵の基礎を確立し、非相互エネルギーの回収、精密気象学、情報処理、量子熱力学に幅広い意味を持つ。
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