Дослідники з інституту фундаментальних наук у Південній Кореї у співпраці з Джуліано Бененті з
Мікромазер - це система, в якійпучок атомів використовується для накачування фотонів у порожнину. Простіше кажучи, мікромазер можна представити як дзеркальну конфігурацію експериментальної моделі квантової батареї: енергія запасається в електромагнітному полі, яке заряджається потоком послідовно взаємодіючих з ним кубитів. Корейські та італійські дослідники показали, що мікромазери мають властивості, які роблять їх ідеальними моделями квантових батарей.
Одна з основних проблем використанняелектромагнітного поля для зберігання енергії полягає в тому, що воно поглинає величезну кількість енергії, більше, ніж треба. Це як акумулятор телефону, який при підключенні до мережі заряджається нескінченно. У такому разі забути про те, що смартфон підключений до мережі, — дуже небезпечно, немає механізму, який зупинить процес.
Два приклади «квантових телефонів», обидва заряджаютьсяквантовими батареями з урахуванням електромагнітних полів. Зліва: протокол заряджання без використання мікромазера призводить до неконтрольованої зарядки акумулятора з можливими пошкодженнями. Справа: протокол зарядки на основі мікромазерів здатний самостійно контролювати кількість заряду, вкладеного в квантовий телефон. Надано: Інститут фундаментальних наук
Проте чисельні результати вчених показали, щотака ситуація неможлива в мікромазерах. Електромагнітне поле швидко досягає кінцевої конфігурації (технічно званої стійким станом), енергія якого визначена апріорі при побудові мікромазера. Ця властивість забезпечує захист від ризиків перезарядки.
Також вчені з'ясували, що остаточнаконфігурація електромагнітного поля знаходиться в чистому стані. Це означає, що воно не «приносить» пам'ять про кубіти, які використовувалися під час зарядки. Остання властивість особливо важлива при роботі з квантовою батареєю. Це гарантує, що всю її енергію можна витягти і використовувати за необхідності. Відстежувати кубити, що використовуються в процесі зарядки, не потрібно.
Раніше дослідники з Центру теоретичноїфізики складних систем у Південній Кореї встановили жорсткі обмеження на можливу продуктивність зарядки квантової батареї. Зокрема, вони показали, що набір квантових батарей призведе до значного збільшення швидкості зарядки. Особливо якщо порівнювати з класичним протоколом. Це можливо завдяки квантовим ефектам, які дозволяють одночасно заряджати елементи квантових батарей.
Незважаючи на ці теоретичні досягнення,експериментальних реалізацій квантових батарей досі мало. В єдиному недавньому відомому контрприкладі використовувався набір дворівневих систем (дуже схожих на куби) для зберігання енергії. У цьому енергія забезпечувалася електромагнітним полем (лазер).
Читати далі:
Найбільша міграція в історії Землі торкнеться всіх живих організмів на планеті
Астрофотографи зібрали детальне фото Місяця із 200 тис. знімків
Майже половину випадків раку пов'язали з факторами ризику, що запобігають.
Фото на обкладинці: Rosser1954, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons