Naukowcy z Instytutu Nauk Podstawowych w Korei Południowej we współpracy z Giuliano Benenti z
Mikromaser to układ, w którymwiązka atomów jest wykorzystywana do pompowania fotonów do wnęki. Mówiąc najprościej, mikromaser można traktować jako lustrzaną konfigurację eksperymentalnego modelu baterii kwantowej: energia jest magazynowana w polu elektromagnetycznym, które jest ładowane przez strumień kubitów wchodzących z nią sekwencyjnie. Koreańscy i włoscy badacze wykazali, że mikromasery mają właściwości, które czynią je idealnymi modelami baterii kwantowych.
Jeden z głównych problemów podczas użytkowaniaPole elektromagnetyczne służące do magazynowania energii polega na tym, że pochłania ogromną ilość energii, więcej niż jest to konieczne. To jak bateria telefonu, która po podłączeniu do sieci ładuje się w nieskończoność. W takim przypadku zapomnienie, że smartfon jest podłączony do sieci, jest bardzo niebezpieczne; nie ma mechanizmu, który zatrzyma ten proces.
Dwa przykłady „telefonów kwantowych”, oba ładującebaterie kwantowe oparte na polach elektromagnetycznych. Po lewej: Protokół ładowania bez użycia mikromasera prowadzi do niekontrolowanego ładowania akumulatora z możliwym uszkodzeniem. Po prawej: protokół ładowania oparty na mikromaserze jest w stanie niezależnie kontrolować ilość ładunku włożonego do telefonu kwantowego. Źródło: Instytut Nauk Podstawowych
Jednak wyniki liczbowe naukowców to pokazałyTaka sytuacja jest niemożliwa w mikromaserach. Pole elektromagnetyczne szybko osiąga ostateczną konfigurację (technicznie zwaną stanem ustalonym), której energia jest określana a priori podczas budowy mikromasera. Ta właściwość zapewnia ochronę przed ryzykiem przeładowania.
Naukowcy odkryli również, że finałKonfiguracja pola elektromagnetycznego jest w stanie czystym. Oznacza to, że nie „przynosi” pamięci kubitów, które zostały użyte podczas ładowania. Ta ostatnia właściwość jest szczególnie ważna podczas pracy z baterią kwantową. Dzięki temu cała jego energia może zostać pobrana i wykorzystana w razie potrzeby. Nie ma potrzeby śledzenia kubitów wykorzystywanych w procesie ładowania.
Wcześniej naukowcy z Centrum Teoretycznegofizycy zajmujący się systemami złożonymi w Korei Południowej ustalili rygorystyczne ograniczenia dotyczące możliwej wydajności ładowania baterii kwantowej. W szczególności wykazali, że zestaw akumulatorów kwantowych doprowadzi do znacznego wzrostu prędkości ładowania. Zwłaszcza w porównaniu z klasycznym protokołem. Jest to możliwe dzięki efektom kwantowym, które pozwalają na jednoczesne ładowanie elementów akumulatorów kwantowych.
Pomimo tych teoretycznych postępów,Wciąż istnieje niewiele eksperymentalnych wdrożeń baterii kwantowych. Jedyny znany ostatnio kontrprzykład wykorzystywał zestaw systemów dwupoziomowych (podobnie jak kubity) do magazynowania energii. W tym przypadku energię dostarczało pole elektromagnetyczne (laser).
Czytaj więcej:
Największa migracja w historii Ziemi dotknie wszystkie żywe organizmy na planecie
Astrofotografowie zebrali szczegółowe zdjęcie Księżyca z 200 tysięcy zdjęć
Prawie połowa przypadków raka jest związana z możliwymi do uniknięcia czynnikami ryzyka
Zdjęcie na okładce: Rosser1954, CC BY-SA 4.0, za pośrednictwem Wikimedia Commons