Vedci z Ústavu základných vied v Južnej Kórei v spolupráci s Giulianom Benentim z
Mikromaser je systém, v ktoromzväzok atómov sa používa na pumpovanie fotónov do dutiny. Jednoducho povedané, mikromaser možno považovať za zrkadlovú konfiguráciu experimentálneho modelu kvantovej batérie: energia je uložená v elektromagnetickom poli, ktoré sa nabíja prúdom qubitov, ktoré s ním postupne interagujú. Kórejskí a talianski vedci ukázali, že mikromasery majú vlastnosti, ktoré z nich robia ideálne modely pre kvantové batérie.
Jeden z hlavných problémov pri používaníElektromagnetické pole na ukladanie energie spočíva v tom, že absorbuje obrovské množstvo energie, viac ako je potrebné. Je to ako batéria telefónu, ktorá sa po pripojení k sieti donekonečna nabíja. V tomto prípade je zabudnutie, že je smartfón pripojený k sieti, veľmi nebezpečné, neexistuje žiadny mechanizmus, ktorý by proces zastavil.
Dva príklady „kvantových telefónov“, oba sa nabíjajúkvantové batérie založené na elektromagnetických poliach. Vľavo: Nabíjací protokol bez použitia mikromaséra vedie k nekontrolovanému nabíjaniu batérie s možným poškodením. Vpravo: Nabíjací protokol založený na mikromaseri je schopný nezávisle kontrolovať množstvo náboja vloženého do kvantového telefónu. Kredit: Ústav základných vied
Číselné výsledky vedcov to však ukázaliTáto situácia je v mikromaséroch nemožná. Elektromagnetické pole rýchlo dosiahne konečnú konfiguráciu (odborne nazývanú ustálený stav), ktorej energia je určená a priori pri zostavovaní mikromaséra. Táto vlastnosť poskytuje ochranu pred rizikami prebitia.
Vedci tiež zistili, že konečnáKonfigurácia elektromagnetického poľa je v čistom stave. To znamená, že „neprináša“ pamäť qubitov, ktoré boli použité počas nabíjania. Posledná vlastnosť je dôležitá najmä pri práci s kvantovou batériou. To zaisťuje, že všetku jeho energiu možno extrahovať a použiť v prípade potreby. Nie je potrebné sledovať qubity použité v procese nabíjania.
Predtým výskumníci z Centra pre teóriufyzici komplexných systémov v Južnej Kórei stanovili prísne limity pre možný výkon nabíjania kvantovej batérie. Ukázali najmä, že súbor kvantových batérií povedie k výraznému zvýšeniu rýchlosti nabíjania. Najmä v porovnaní s klasickým protokolom. Je to možné vďaka kvantovým efektom, ktoré umožňujú súčasné nabíjanie prvkov kvantových batérií.
Napriek týmto teoretickým pokrokom,Stále existuje málo experimentálnych implementácií kvantových batérií. Jediný nedávny známy protipríklad používal na ukladanie energie súbor dvojúrovňových systémov (podobne ako qubity). Energiu v tomto prípade zabezpečovalo elektromagnetické pole (laser).
Čítaj viac:
Najväčšia migrácia v histórii Zeme ovplyvní všetky živé organizmy na planéte
Astrofotografi zhromaždili detailnú fotografiu Mesiaca z 200 tisíc snímok
Takmer polovica prípadov rakoviny súvisí s rizikovými faktormi, ktorým možno predchádzať
Titulná fotografia: Rosser1954, CC BY-SA 4.0, prostredníctvom Wikimedia Commons