論文の概要: Ergotropy Activation and Coherence in Dissipatively Charged Quantum Batteries

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2611.05010v1
• Date: Tue, 03 Nov 2026 14:55:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-11-07 15:08:47.494564
• Title: Ergotropy Activation and Coherence in Dissipatively Charged Quantum Batteries
• Title（参考訳）: 散逸帯電量子電池におけるエルゴトロピー活性化とコヒーレンス
• Abstract要約: 消散帯電型量子電池のエルゴトロピーについて検討する。 共鳴の場合、エルゴトロピーは臨界結合の上にのみ活性化される。 周波数デチューニング、相互作用強度、システムサイズをキー制御パラメータとして同定する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.154646255361138
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum batteries can exploit quantum resources to enhance energy storage and work extraction, and recent experimental progress has brought their implementation closer to reality. In realistic settings, however, environmental dissipation is unavoidable, making dissipative charging a physically relevant operating regime. Here we investigate ergotropy in dissipatively charged quantum batteries, focusing on interaction-induced work extraction. For two coupled two-level systems (TLSs), we derive exact analytical expressions for the total, coherent, and incoherent ergotropy in both resonant and detuned configurations. We show that, in the resonant case, ergotropy is activated only above a critical coupling associated with an interaction-induced energy-level crossing, whereas detuning enables ergotropy already in the weak-coupling regime. Moreover, quantum coherence, although necessary for coherent work extraction, is not by itself sufficient to guarantee nonzero coherent ergotropy. In the strong-coupling regime, the resonant setup reaches the maximum ergotropy at a finite coupling strength, whereas the detuned setup approaches the same limit only asymptotically. Extending the analysis to a periodic XX spin chain of $N$ TLSs, we analytically derive the finite-temperature coupling threshold for ergotropy activation and show that it scales as $1/N$ in the large-$N$ limit. These results identify frequency detuning, interaction strength, and system size as key control parameters for ergotropy generation in open quantum batteries.
• Abstract（参考訳）: 量子電池は、エネルギー貯蔵と仕事の抽出を強化するために量子資源を利用することができる。 しかし、現実的な環境では、環境の散逸は避けられないため、散逸的な充電は物理的に関係のある運用体制となる。 本稿では, 発散帯電型量子電池のエルゴトロピーについて検討し, 相互作用による作業抽出に着目した。 2つの結合型2レベルシステム (TLS) に対して, 共振器, 整合性および非整合性エルゴトロピーの正確な解析式を導出する。 共振器の場合、エルゴトロピーは相互作用によって引き起こされるエネルギーレベルの交差に付随する臨界結合の上にのみ活性化され、一方デチューニングは、既に弱い結合状態においてエルゴトロピーを可能にする。 さらに、コヒーレントな作業抽出に必要な量子コヒーレンスは、それ自体が非ゼロコヒーレントなエルゴトロピーを保証するには不十分である。 強結合系では、共振器のセットアップは有限結合強度で最大エルゴトロピーに達するが、変形したセットアップは漸近的にのみ同じ極限に近づく。 N$ TLS の周期的な XX スピン鎖に解析を拡張し、エルゴトロピー活性化のための有限温度結合しきい値を解析的に導出し、大きな$N$ の極限で1/N$ のスケールを示す。 これらの結果は、オープン量子電池におけるエルゴトロピー発生の鍵制御パラメータとして周波数偏差、相互作用強度、システムサイズを同定する。

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