Italští fyzici navrhli nový koncept kvantové baterie založený na zapletených qubitech, který lze implementovat pomocí stávajících technologií. Doufají, že do tří let vytvoří prototyp s pěti qubity. Článek s výsledky byl publikován v časopise Physical Review Letters.
Před několika lety navrhli fyzici teoretickou myšlenku kvantové baterie, která by akumulovala energii ne ve formě chemických sloučenin, ale díky excitovaným stavům kvantových objektů. Většina těchto článků byla napsána výzkumníky v teorii kvantové informace, kteří se zajímají o základní věty o mezích skladování a přenosu energie. V nové práci fyzici navrhli schéma, které lze implementovat v praxi.
Italští fyzici navrhli použít supravodivé obvody nebo polovodičové kvantové tečky jako qubity. V nejjednodušší verzi, kterou autoři považují, musí mít dvě energetické úrovně - základní a vzrušenou. Všechny qubity jsou umístěny ve společném optickém rezonátoru, kde mohou být současně transformovány do vzrušeného stavu a zapleteny jednou akcí, například laserovým pulzem určité energie. Výsledkem je, že podle vědců se výkon, kterým můžete baterii nabíjet, zvyšuje úměrně s druhou odmocninou qubits. Zároveň se u baterie qubitového pole v jednotlivých rezonátorech tato hodnota nemění, když jsou přidány nové prvky.
Autoři poznamenávají, že navrhovaný systém neporušuje žádné termodynamické zákony, protože využívá intenzivnější tok energie ze zdroje do baterie, než je přijatelné pro jiná zařízení. Fyzici také poznamenávají, že taková zařízení nenahradí moderní baterie. Navzdory téměř teoretické rychlosti nabíjení se také extrémně rychle vybijí - na nanosekundové stupnici. Kromě toho mají ve srovnání s chemickými prvky malou kapacitu: typický energetický rozdíl mezi úrovněmi qubitu je 0,001 elektronvoltu, zatímco baterie moderních notebooků uchovávají přibližně 1024 eV. Proto hlavní oblastí použití těchto baterií může být oblast kvantového výpočtu. V tomto případě bude baterie uvnitř kvantového počítače fungovat v cyklu:každý qubit bude účtován, zatímco počítač odebírá energii z dalšího, aby provedl výpočty.
Nikolay Khizhnyak