Ricercatori dell'Istituto di Scienze di Base della Corea del Sud in collaborazione con Giuliano Benenti del
Un micromaser è un sistema in cuiun fascio di atomi viene utilizzato per pompare fotoni nella cavità. In parole povere, un micromaser può essere pensato come una configurazione speculare di un modello sperimentale di batteria quantistica: l’energia è immagazzinata in un campo elettromagnetico, che viene caricato da un flusso di qubit che interagiscono sequenzialmente con esso. Ricercatori coreani e italiani hanno dimostrato che i micromaser hanno proprietà che li rendono modelli ideali per le batterie quantistiche.
Uno dei problemi principali con l'utilizzoIl campo elettromagnetico per l'accumulo di energia fa sì che assorba un'enorme quantità di energia, più del necessario. È come la batteria di un telefono che, una volta connesso alla rete, si carica all'infinito. In questo caso dimenticare che lo smartphone è connesso alla rete è molto pericoloso non esiste alcun meccanismo che fermi il processo;
Due esempi di "telefoni quantistici", entrambi in caricabatterie quantistiche basate su campi elettromagnetici. A sinistra: il protocollo di ricarica senza l'utilizzo di un micromaser porta a una carica incontrollata della batteria con possibili danni. A destra: un protocollo di ricarica basato su micromaser è in grado di controllare in modo indipendente la quantità di carica inserita in un telefono quantistico. Credito: Istituto di scienze di base
Tuttavia, i risultati numerici degli scienziati lo hanno dimostratoQuesta situazione è impossibile nei micromaser. Il campo elettromagnetico raggiunge rapidamente una configurazione finale (tecnicamente chiamata stato stazionario), la cui energia viene determinata a priori al momento della costruzione del micromaser. Questa proprietà fornisce protezione contro i rischi di sovraccarico.
Gli scienziati hanno anche scoperto che la finaleLa configurazione del campo elettromagnetico è allo stato puro. Ciò significa che non “porta” la memoria dei qubit che sono stati utilizzati durante la ricarica. L'ultima proprietà è particolarmente importante quando si lavora con una batteria quantistica. Ciò garantisce che tutta la sua energia possa essere estratta e utilizzata quando necessario. Non è necessario tenere traccia dei qubit utilizzati nel processo di ricarica.
In precedenza, i ricercatori del Center for TheoreticalI fisici dei sistemi complessi in Corea del Sud hanno fissato limiti rigorosi alle possibili prestazioni di ricarica di una batteria quantistica. In particolare, hanno dimostrato che un set di batterie quantistiche porterà ad un aumento significativo della velocità di ricarica. Soprattutto se confrontato con il protocollo classico. Ciò è possibile grazie agli effetti quantistici che permettono di caricare simultaneamente gli elementi delle batterie quantistiche.
Nonostante questi progressi teorici,Esistono ancora poche implementazioni sperimentali delle batterie quantistiche. L’unico controesempio recente conosciuto utilizzava una serie di sistemi a due livelli (molto simili ai qubit) per immagazzinare energia. In questo caso l'energia veniva fornita da un campo elettromagnetico (laser).
Leggi di più:
La più grande migrazione nella storia della Terra interesserà tutti gli organismi viventi del pianeta
Gli astrofotografi hanno raccolto una foto dettagliata della Luna da 200mila immagini
Quasi la metà dei casi di cancro è legata a fattori di rischio prevenibili
Foto di copertina: Rosser1954, CC BY-SA 4.0, tramite Wikimedia Commons