Self-Discharging Mitigated Quantum Battery

电池(电) 量子 物理 材料科学 量子力学 功率(物理)
作者
Wan-Lu Song,J. C. Wang,Bin Zhou,Wanli Yang,Jun‐Hong An
出处
期刊:Physical Review Letters [American Physical Society]
卷期号:135 (2): 020405-020405 被引量:6
标识
DOI:10.1103/d9k1-75d4
摘要

As a quantum thermodynamic device that utilizes quantum systems for energy storage and delivery, the quantum battery (QB) is expected to offer revolutionary advantages in terms of increasing the charging power and the extractable work by using quantum resources. However, the ubiquitous decoherence in the microscopic world inevitably forces the QB to spontaneously lose its stored energy. This is called the self-discharging of the QB and severely limits its realization. We propose a QB scheme based on the nitrogen-vacancy center in diamond, where the electronic spin serves as the QB. Inspired by our finding that the coherent ergotropy decays more slowly than the incoherent ergotropy, we reveal a mechanism to enhance the inherent robustness of the QB to the self-discharging by improving the ratio of coherent ergotropy to total ergotropy. The unique hyperfine interaction between the electron and the native ^{14}N nucleus in our scheme allows one to coherently optimize this ratio. Mitigating the self-discharging and optimizing the extractable work simultaneously, our results pave the way for the practical realization of the QB.
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