Włoscy fizycy zaproponowali nową koncepcję baterii kwantowej opartej na splątanych kubitach, którą można wdrożyć przy użyciu istniejących technologii. Mają nadzieję stworzyć prototyp składający się z pięciu kubitów w ciągu trzech lat. Artykuł z wynikami został opublikowany w czasopiśmie Physical Review Letters.
Kilka lat temu fizycy zaproponowali teoretyczną koncepcję baterii kwantowej, która magazynowałaby energię nie w postaci związków chemicznych, ale dzięki stanom wzbudzonym obiektów kwantowych. Większość z tych artykułów została napisana przez badaczy kwantowej teorii informacji, którzy są zainteresowani podstawowymi twierdzeniami dotyczącymi granic magazynowania i transferu energii. W nowej pracy fizycy zaproponowali schemat, który można zastosować w praktyce.
Włoscy fizycy zaproponowali użycie obwodów nadprzewodzących lub półprzewodnikowych kropek kwantowych jako kubitów. W najprostszej wersji rozważanej przez autorów muszą mieć dwa poziomy energetyczne - uziemiony i wzbudzony. Wszystkie kubity są umieszczane we wspólnym rezonatorze optycznym, gdzie można je jednocześnie przekształcić w stan wzbudzony i splątać jednym działaniem, na przykład impulsem laserowym o określonej energii. W rezultacie, zdaniem naukowców, moc, z jaką można naładować baterię, wzrasta proporcjonalnie do pierwiastka kwadratowego kubitów. Jednocześnie dla baterii układu kubitowego w oddzielnych rezonatorach wartość ta nie zmienia się po dodaniu nowych elementów.
Autorzy zwracają uwagę, że proponowany układ nie narusza żadnych praw termodynamiki, ponieważ wykorzystuje intensywniejszy przepływ energii ze źródła do baterii niż jest to dopuszczalne dla innych urządzeń. Fizycy zwracają również uwagę, że takie urządzenia nie zastąpią nowoczesnych baterii. Pomimo bliskiej teoretycznej prędkości ładowania, rozładowują się one również niezwykle szybko - w skali nanosekundowej. Ponadto, w porównaniu do pierwiastków chemicznych, mają niewielką pojemność: typowa różnica energii między poziomami kubitu wynosi 0,001 elektronowolta, podczas gdy nowoczesne baterie do laptopów przechowują około 1024 eV. Dlatego głównym obszarem zastosowań takich baterii może być dziedzina obliczeń kwantowych. W takim przypadku bateria wewnątrz komputera kwantowego będzie działać w cyklu:każdy kubit będzie ładowany, podczas gdy komputer pobiera energię z następnego kubitu do wykonywania obliczeń.
Nikolay Khizhnyak