Ερευνητές από το Ινστιτούτο Βασικών Επιστημών στη Νότια Κορέα σε συνεργασία με τον Τζουλιάνο Μπενέντι από
Ένας μικρομέιζερ είναι ένα σύστημα στο οποίομια δέσμη ατόμων χρησιμοποιείται για την άντληση φωτονίων στην κοιλότητα. Με απλά λόγια, ένας μικρομέιζερ μπορεί να θεωρηθεί ως μια κατοπτρική διαμόρφωση ενός πειραματικού μοντέλου κβαντικής μπαταρίας: η ενέργεια αποθηκεύεται σε ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, το οποίο φορτίζεται από ένα ρεύμα qubits που αλληλεπιδρούν διαδοχικά μαζί του. Κορεάτες και Ιταλοί ερευνητές έχουν δείξει ότι τα micromasers έχουν ιδιότητες που τους καθιστούν ιδανικά μοντέλα για κβαντικές μπαταρίες.
Ένα από τα κύρια προβλήματα με τη χρήσηΤο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο για την αποθήκευση ενέργειας είναι ότι απορροφά μια τεράστια ποσότητα ενέργειας, περισσότερο από όσο χρειάζεται. Είναι σαν μια μπαταρία τηλεφώνου που όταν συνδέεται στο δίκτυο, φορτίζει ατελείωτα. Σε αυτήν την περίπτωση, το να ξεχνάμε ότι το smartphone είναι συνδεδεμένο στο δίκτυο είναι πολύ επικίνδυνο· δεν υπάρχει μηχανισμός που θα σταματήσει τη διαδικασία.
Δύο παραδείγματα «κβαντικών τηλεφώνων», και τα δύο με φόρτισηκβαντικές μπαταρίες βασισμένες σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Αριστερά: Το πρωτόκολλο φόρτισης χωρίς τη χρήση μικρομέιζερ οδηγεί σε ανεξέλεγκτη φόρτιση της μπαταρίας με πιθανή ζημιά. Δεξιά: Ένα πρωτόκολλο φόρτισης που βασίζεται σε micromaser είναι σε θέση να ελέγχει ανεξάρτητα την ποσότητα φόρτισης που τοποθετείται σε ένα κβαντικό τηλέφωνο. Πιστωτικό: Ινστιτούτο Βασικών Επιστημών
Ωστόσο, τα αριθμητικά αποτελέσματα των επιστημόνων έδειξαν ότιΑυτή η κατάσταση είναι αδύνατη σε micromasers. Το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο φθάνει γρήγορα σε μια τελική διαμόρφωση (τεχνικά ονομάζεται σταθερή κατάσταση), η ενέργεια της οποίας προσδιορίζεται εκ των προτέρων κατά την κατασκευή του μικρομέιζερ. Αυτή η ιδιότητα παρέχει προστασία από τους κινδύνους υπερφόρτισης.
Οι επιστήμονες διαπίστωσαν επίσης ότι ο τελικόςΗ διαμόρφωση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου είναι σε καθαρή κατάσταση. Αυτό σημαίνει ότι δεν «φέρνει» τη μνήμη των qubits που χρησιμοποιήθηκαν κατά τη φόρτιση. Η τελευταία ιδιότητα είναι ιδιαίτερα σημαντική όταν εργάζεστε με μια κβαντική μπαταρία. Αυτό διασφαλίζει ότι όλη η ενέργειά του μπορεί να εξαχθεί και να χρησιμοποιηθεί όταν χρειάζεται. Δεν χρειάζεται να παρακολουθείτε τα qubits που χρησιμοποιούνται στη διαδικασία φόρτισης.
Προηγουμένως, ερευνητές από το Κέντρο ΘεωρητικήςΟι φυσικοί περίπλοκων συστημάτων στη Νότια Κορέα έχουν θέσει αυστηρά όρια στην πιθανή απόδοση φόρτισης μιας κβαντικής μπαταρίας. Συγκεκριμένα, έδειξαν ότι ένα σύνολο κβαντικών μπαταριών θα οδηγήσει σε σημαντική αύξηση της ταχύτητας φόρτισης. Ειδικά σε σύγκριση με το κλασικό πρωτόκολλο. Αυτό είναι δυνατό χάρη στα κβαντικά εφέ που επιτρέπουν την ταυτόχρονη φόρτιση των στοιχείων των κβαντικών μπαταριών.
Παρά αυτές τις θεωρητικές εξελίξεις,Υπάρχουν ακόμη λίγες πειραματικές εφαρμογές κβαντικών μπαταριών. Το μόνο πρόσφατο γνωστό αντιπαράδειγμα χρησιμοποίησε ένα σύνολο συστημάτων δύο επιπέδων (σαν qubits) για την αποθήκευση ενέργειας. Στην περίπτωση αυτή, η ενέργεια παρεχόταν από ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο (λέιζερ).
Διαβάστε περισσότερα:
Η μεγαλύτερη μετανάστευση στην ιστορία της Γης θα επηρεάσει όλους τους ζωντανούς οργανισμούς στον πλανήτη
Οι αστροφωτογράφοι συγκέντρωσαν μια λεπτομερή φωτογραφία της Σελήνης από 200 χιλιάδες εικόνες
Σχεδόν οι μισές περιπτώσεις καρκίνου συνδέονται με παράγοντες κινδύνου που μπορούν να προληφθούν
Φωτογραφία εξωφύλλου: Rosser1954, CC BY-SA 4.0, μέσω Wikimedia Commons