Vědci z Ústavu základních věd v Jižní Koreji ve spolupráci s Giulianem Benentim z
Mikromaser je systém, ve kterémsvazek atomů se používá k pumpování fotonů do dutiny. Jednoduše řečeno, mikromaser lze považovat za zrcadlovou konfiguraci experimentálního modelu kvantové baterie: energie je uložena v elektromagnetickém poli, které je nabíjeno proudem qubitů, které s ním postupně interagují. Korejští a italští vědci prokázali, že mikromasery mají vlastnosti, které z nich dělají ideální modely pro kvantové baterie.
Jeden z hlavních problémů při používáníElektromagnetické pole pro akumulaci energie spočívá v tom, že absorbuje obrovské množství energie, více než je nutné. Je to jako baterie telefonu, která se po připojení k síti donekonečna nabíjí. V tomto případě je zapomenutí, že je smartphone připojen k síti, velmi nebezpečné, neexistuje žádný mechanismus, který by proces zastavil.
Dva příklady „kvantových telefonů“, oba se nabíjejíkvantové baterie založené na elektromagnetických polích. Vlevo: Nabíjecí protokol bez použití mikromaseru vede k nekontrolovanému nabíjení baterie s možným poškozením. Vpravo: Nabíjecí protokol založený na mikromaseru je schopen nezávisle řídit množství náboje vloženého do kvantového telefonu. Kredit: Ústav základních věd
Číselné výsledky vědců to však ukázalyTato situace je u mikromaserů nemožná. Elektromagnetické pole rychle dosáhne konečné konfigurace (odborně nazývané ustálený stav), jehož energie je určena a priori při stavbě mikromaseru. Tato vlastnost poskytuje ochranu před riziky přebíjení.
Vědci také zjistili, že konečnáKonfigurace elektromagnetického pole je v čistém stavu. To znamená, že „nepřinese“ paměť qubitů, které byly použity při nabíjení. Poslední vlastnost je důležitá zejména při práci s kvantovou baterií. To zajišťuje, že veškerá jeho energie může být v případě potřeby extrahována a použita. Není potřeba sledovat qubity použité v procesu nabíjení.
Dříve výzkumníci z Centra pro teoretickéfyzici komplexních systémů v Jižní Koreji stanovili přísné limity pro možný nabíjecí výkon kvantové baterie. Zejména ukázali, že sada kvantových baterií povede k výraznému zvýšení rychlosti nabíjení. Zvláště ve srovnání s klasickým protokolem. To je možné díky kvantovým efektům, které umožňují současné nabíjení prvků kvantových baterií.
Navzdory těmto teoretickým pokrokůmStále existuje několik experimentálních implementací kvantových baterií. Jediný nedávný známý protipříklad používal k ukládání energie sadu dvouúrovňových systémů (podobně jako qubity). Energii v tomto případě poskytovalo elektromagnetické pole (laser).
Přečtěte si více:
Největší migrace v historii Země zasáhne všechny živé organismy na planetě
Astrofotografové shromáždili detailní fotografii Měsíce z 200 tisíc snímků
Téměř polovina případů rakoviny souvisí s rizikovými faktory, kterým lze předejít
Titulní foto: Rosser1954, CC BY-SA 4.0, přes Wikimedia Commons