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System-bath correlations and finite-time operation enhance the efficiency of a dissipative quantum battery
Indexado
WoS WOS:001235159300001
Scopus SCOPUS_ID:85195069150
DOI 10.1088/2058-9565/AD4D1A
Año 2024
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



The reduced state of a small system strongly coupled to a thermal bath may be athermal and used as a small battery once disconnected. The unitarily extractable energy (a.k.a. ergotropy) will be negligible if the disconnecting process is too slow. To study the efficiency of this battery, we consider the cycle of disconnecting, extracting, and connecting the battery back to the bath. Efficiency, i.e. the ratio between ergotropy and connecting plus disconnecting work, is a function of disconnecting time. We consider the Caldeira-Leggett model of a quantum battery in two scenarios. In the first scenario, we assume that the discharged battery is uncorrelated to the bath when connecting back and find that the efficiency peaks at an optimal disconnecting time. In the second scenario, the discharged battery is correlated to the bath, and see that the optimal efficiency corresponds to an instantaneous disconnection. On top of these results, we analyze various thermodynamic quantities for these Caldeira-Leggett quantum batteries and express the first and second laws of thermodynamics for the cycles in simple form despite the system-bath initial correlations and strong coupling regime of the working device.

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Disciplinas de Investigación



WOS
Physics, Multidisciplinary
Quantum Science & Technology
Scopus
Sin Disciplinas
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Feliu, Daniel Hombre Universidad de Chile - Chile
2 BARRA-DE LA GUARDA, FELIPE JAVIER Hombre Universidad de Chile - Chile

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Financiamiento



Fuente
FONDECYT
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo
Millennium Nucleus 'Physics of active matter' of ANID (Chile)

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Agradecimientos



Agradecimiento
F B thanks Fondecyt Project 1231210 and the Millennium Nucleus 'Physics of active matter' of ANID (Chile). D F acknowledges partial support from Fondecyt Project 1231210. We thank Cristobal Lledo for useful discussions about the practical implementation of our model.
F B thanks Fondecyt Project 1231210 and the Millennium Nucleus \u2018Physics of active matter\u2019 of ANID (Chile). D F acknowledges partial support from Fondecyt Project 1231210. We thank Crist\u00F3bal Lled\u00F3 for useful discussions about the practical implementation of our model.

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