Optimal charging of a superconducting quantum battery

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Hu, Chang-Kang ; Qiu, Jiawei ; Souza, Paulo J. P. ; Yuan, Jiahao ; Zhou, Yuxuan ; Zhang, Libo ; Chu, Ji ; Pan, Xianchuang ; Hu, Ling ; Li, Jian ; Xu, Yuan ; Zhong, Youpeng ; Liu, Song ; Yan, Fei ; Tan, Dian ; Bachelard, R. ; Villas-Boas, C. J. ; Santos, Alan C. ; Yu, Dapeng

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: QUANTUM SCIENCE AND TECHNOLOGY; v. 7, n. 4, p. 15-pg., 2022-10-01.

Resumo

Quantum batteries are miniature energy storage devices and play a very important role in quantum thermodynamics. In recent years, quantum batteries have been extensively studied, but limited in theoretical level. Here we report the experimental realization of a quantum battery based on superconducting qutrit. Our model explores dark and bright states to achieve stable and powerful charging processes, respectively. Our scheme makes use of the quantum adiabatic brachistochrone, which allows us to speed up the battery ergotropy injection. Due to the inherent interaction of the system with its surrounding, the battery exhibits a self-discharge, which is shown to be described by a supercapacitor-like self-discharging mechanism. Our results paves the way for proposals of new superconducting circuits able to store extractable work for further usage. (AU)

• Processo FAPESP: 18/15554-5 - Transporte e localização de luz em duas e três dimensões
• Beneficiário: Romain Pierre Marcel Bachelard
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores - Fase 2
• Processo FAPESP: 21/10224-0 - Processamento de informação quântica com íons de Rydberg aprisionados
• Beneficiário: Alan Costa dos Santos
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 19/13143-0 - Átomos frios, fótons, e correlações quânticas
• Beneficiário: Celso Jorge Villas-Bôas
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 19/22685-1 - Efeito de memória e transição do regime de desordem fraco ao forte
• Beneficiário: Alan Costa dos Santos
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 19/11999-5 - Efeitos coletivos em sistemas atômicos, spins nucleares e eletrodinâmica quântica de cavidades
• Beneficiário: Celso Jorge Villas-Bôas
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular