Forskare från Institute of Basic Sciences i Sydkorea i samarbete med Giuliano Benenti från
En mikromaser är ett system dären stråle av atomer används för att pumpa in fotoner i kaviteten. Enkelt uttryckt kan en mikromaser ses som en spegelkonfiguration av en experimentell kvantbatterimodell: energi lagras i ett elektromagnetiskt fält, som laddas av en ström av qubits som sekventiellt interagerar med den. Koreanska och italienska forskare har visat att mikromasrar har egenskaper som gör dem till idealiska modeller för kvantbatterier.
Ett av de största problemen med att användaDet elektromagnetiska fältet för energilagring är att det absorberar en enorm mängd energi, mer än nödvändigt. Det är som ett telefonbatteri som, när det är anslutet till nätverket, laddas oändligt. I det här fallet är det mycket farligt att glömma att smarttelefonen är ansluten till nätverket, det finns ingen mekanism som stoppar processen.
Två exempel på "kvanttelefoner", båda laddarkvantbatterier baserade på elektromagnetiska fält. Vänster: Laddningsprotokoll utan användning av mikromaser leder till okontrollerad laddning av batteriet med eventuell skada. Till höger: Ett mikromaserbaserat laddningsprotokoll kan självständigt kontrollera mängden laddning som sätts in i en kvanttelefon. Kredit: Institutet för grundvetenskap
Det visade dock forskarnas numeriska resultatDenna situation är omöjlig i mikromasrar. Det elektromagnetiska fältet når snabbt en slutlig konfiguration (tekniskt kallat ett stabilt tillstånd), vars energi bestäms a priori när mikromasern byggs. Denna egenskap ger skydd mot riskerna för överladdning.
Forskare fann också att finalenKonfigurationen av det elektromagnetiska fältet är i ett rent tillstånd. Det betyder att det inte "för med sig" minnet av de qubits som användes under laddningen. Den sista egenskapen är särskilt viktig när man arbetar med ett kvantbatteri. Detta säkerställer att all dess energi kan utvinnas och användas vid behov. Det finns inget behov av att spåra qubits som används i laddningsprocessen.
Tidigare forskare från Centrum för teorikomplexa systemfysiker i Sydkorea har satt snäva gränser för den möjliga laddningsprestanda för ett kvantbatteri. I synnerhet visade de att en uppsättning kvantbatterier kommer att leda till en betydande ökning av laddningshastigheten. Speciellt jämfört med det klassiska protokollet. Detta är möjligt tack vare kvanteffekter som gör att elementen i kvantbatterier kan laddas samtidigt.
Trots dessa teoretiska framsteg,Det finns fortfarande få experimentella implementeringar av kvantbatterier. Det enda nya kända motexemplet använde en uppsättning tvånivåsystem (ungefär som qubits) för att lagra energi. I detta fall tillhandahölls energin av ett elektromagnetiskt fält (laser).
Läs mer:
Den största migrationen i jordens historia kommer att påverka alla levande organismer på planeten
Astrofotografer har samlat ett detaljerat foto av månen från 200 tusen bilder
Nästan hälften av cancerfallen är kopplade till riskfaktorer som kan förebyggas
Omslagsfoto: Rosser1954, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons