Вчені обіцяють прототип квантової батареї через три роки

Італійські фізики запропонували нову концепцію квантової батареї на заплутаних кубітах, яку можна реалізувати на базі існуючих технологій. Вони сподіваються створити експериментальний зразок з п’ятьма кубітами протягом трьох років. Стаття з результатами опублікована в журналі Physical Review Letters.

Кілька років тому фізики запропонували теоретичну ідею квантової батареї, яка буде зберігати енергію у вигляді хімічних сполук, а завдяки порушених станів квантових об’єктів. Більшість з цих робіт написали вчені, які займаються дослідженнями з квантової теорії інформації, які цікавляться фундаментальними теоремами про граничних рівнях зберігання енергії та її передачі. У новій роботі фізики запропонували схему, яку можна реалізувати на практиці.

Італійські фізики запропонували використовувати в якості кубітів надпровідникових контури або напівпровідникові квантові точки. У розглянутому авторами найпростішому варіанті вони повинні володіти двома енергетичними рівнями — основним і збудженим. Всі кубіти поміщаються в загальний оптичний резонатор, де їх можна перевести в збуджений стан і заплутати одним впливом, наприклад, лазерним імпульсом певної енергії. В результаті, за підрахунками вчених, потужність, з якою можна заряджати батарею, збільшується пропорційно квадратному кореню з кубітів. У той же час для батареї з масиву кубітів в окремих резонаторах ця величина не змінюється при додаванні нових елементів.

Автори відзначають, що запропонована система не порушує жодних термодинамічних законів, оскільки в ній використовується більш інтенсивний потік енергії від джерела до батареї, ніж допустимо для інших пристроїв. Також фізики відзначають, що подібні пристрої не стануть заміною сучасних акумуляторів. Незважаючи на близьку до теоретичної швидкість зарядки, вони також будуть розряджатися екстремально швидко — на масштабі наносекунд. Крім того, порівняно з хімічними елементами у них крихітна ємність: типова різниця енергій між рівнями кубіта становить 0,001 электронвольта, в той час як сучасні ноутбуків акумулятори зберігають близько 1024 ев. Тому основним полем застосування таких батарей може стати сфера квантових обчислень. У цьому випадку батарея, що знаходиться всередині квантового комп’ютера, буде працювати в циклі: кожен кубіт буде заряджатися, поки комп’ютер забирає енергію у наступного для проведення обчислень.