นักวิจัยจากสถาบันวิทยาศาสตร์พื้นฐานในประเทศเกาหลีใต้ ร่วมกับ Giuliano Benenti จาก
micromaser คือระบบที่ลำแสงอะตอมใช้ในการสูบโฟตอนเข้าไปในโพรง พูดง่ายๆ ก็คือ ไมโครเมเซอร์สามารถมองได้ว่าเป็นโครงร่างแบบกระจกของโมเดลแบตเตอรี่ควอนตัมทดลอง โดยพลังงานจะถูกเก็บไว้ในสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งถูกชาร์จโดยกระแสคิวบิตที่ทำปฏิกิริยากับสนามตามลำดับ นักวิจัยชาวเกาหลีและอิตาลีได้แสดงให้เห็นว่าไมโครเมเซอร์มีคุณสมบัติที่ทำให้เป็นแบบจำลองในอุดมคติสำหรับแบตเตอรี่ควอนตัม
หนึ่งในปัญหาหลักในการใช้งานสนามแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับกักเก็บพลังงานคือการดูดซับพลังงานจำนวนมหาศาลซึ่งเกินความจำเป็น เปรียบเสมือนแบตเตอรี่โทรศัพท์ที่เมื่อเชื่อมต่อกับเครือข่ายจะชาร์จไฟได้ไม่รู้จบ ในกรณีนี้การลืมว่าสมาร์ทโฟนเชื่อมต่อกับเครือข่ายนั้นอันตรายมากไม่มีกลไกใดที่จะหยุดกระบวนการได้
สองตัวอย่างของ "โทรศัพท์ควอนตัม" ทั้งการชาร์จแบตเตอรี่ควอนตัมขึ้นอยู่กับสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ซ้าย: โปรโตคอลการชาร์จโดยไม่ใช้ไมโครมาเซอร์นำไปสู่การชาร์จแบตเตอรี่ที่ไม่สามารถควบคุมได้และอาจเกิดความเสียหายได้ ขวา: โปรโตคอลการชาร์จแบบ micromaser สามารถควบคุมปริมาณการชาร์จที่ใส่ลงในโทรศัพท์ควอนตัมได้อย่างอิสระ เครดิต: สถาบันวิทยาศาสตร์พื้นฐาน
อย่างไรก็ตามผลลัพธ์เชิงตัวเลขของนักวิทยาศาสตร์แสดงให้เห็นว่าสถานการณ์นี้เป็นไปไม่ได้ในไมโครเมเซอร์ สนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะไปถึงการกำหนดค่าขั้นสุดท้ายอย่างรวดเร็ว (ในทางเทคนิคเรียกว่าสภาวะคงตัว) ซึ่งพลังงานของสนามจะถูกกำหนดเป็นเบื้องต้นเมื่อมีการสร้างไมโครเมเซอร์ ที่พักแห่งนี้ช่วยป้องกันความเสี่ยงจากการชาร์จไฟเกิน
นักวิทยาศาสตร์ยังพบว่าสุดท้ายแล้วการกำหนดค่าของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าอยู่ในสถานะบริสุทธิ์ ซึ่งหมายความว่าจะไม่ "นำ" หน่วยความจำของ qubit ที่ใช้ระหว่างการชาร์จ คุณสมบัติสุดท้ายมีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อทำงานกับแบตเตอรี่ควอนตัม สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าพลังงานทั้งหมดจะถูกดึงออกมาและนำไปใช้เมื่อจำเป็น ไม่จำเป็นต้องติดตามคิวบิตที่ใช้ในกระบวนการชาร์จ
ก่อนหน้านี้นักวิจัยจากศูนย์ทฤษฎีนักฟิสิกส์ระบบที่ซับซ้อนในเกาหลีใต้ได้กำหนดขีดจำกัดที่เข้มงวดเกี่ยวกับประสิทธิภาพการชาร์จแบตเตอรี่ควอนตัมที่เป็นไปได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งพวกเขาแสดงให้เห็นว่าชุดแบตเตอรี่ควอนตัมจะทำให้ความเร็วในการชาร์จเพิ่มขึ้นอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเปรียบเทียบกับโปรโตคอลแบบคลาสสิก สิ่งนี้เป็นไปได้ด้วยเอฟเฟกต์ควอนตัมที่ทำให้องค์ประกอบของแบตเตอรี่ควอนตัมสามารถชาร์จได้พร้อมกัน
แม้จะมีความก้าวหน้าทางทฤษฎีเหล่านี้ยังมีการทดลองใช้แบตเตอรี่ควอนตัมอยู่บ้าง ตัวอย่างโต้แย้งที่ทราบล่าสุดเพียงชุดเดียวใช้ชุดของระบบสองระดับ (คล้ายกับคิวบิต) เพื่อกักเก็บพลังงาน ในกรณีนี้ พลังงานได้มาจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (เลเซอร์)
อ่านเพิ่มเติม:
การอพยพครั้งใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์ของโลกจะส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลก
นักดาราศาสตร์ได้รวบรวมภาพถ่ายรายละเอียดของดวงจันทร์จาก 200,000 ภาพ
ผู้ป่วยมะเร็งเกือบครึ่งเชื่อมโยงกับปัจจัยเสี่ยงที่ป้องกันได้
ภาพปก: Rosser1954, CC BY-SA 4.0, ผ่าน Wikimedia Commons