Ученые создали квантовую батарею нового типа: зачем она нужна и как работает

Эта разработка может открыть новые возможности в исследовании квантовых батарей, включая потенциал использования таких систем, как нейтральные атомы, которые важны для крупномасштабных квантовых компьютеров.

Исследователи из Университета Генуи разработали спиновую квантовую батарею, которая использует спиновые степени свободы частиц для хранения и высвобождения энергии. Эта инновационная система устраняет необходимость в применении внешнего поля для зарядки, предлагая новую перспективу в области энергохранения.

Квантовые батареи представляют собой миниатюрные устройства, работающие на принципах квантовой механики. В данном случае исследователи расширили число элементов батареи, преодолев ограничения, с которыми сталкивались традиционные подходы. Конструкция основана на двух наборах ½-спинов, простейших квантовых систем. Энергия удерживается за счёт управления взаимодействием между этими цепями, например, путём их взаимного сдвига.

Главное преимущество новой батареи — альтернативный протокол зарядки, основанный на модуляции внутренних параметров системы, что позволяет отказаться от внешнего поля. Метод зарекомендовал себя как надёжный, не требующий высокой точности в реальном времени.

Эта разработка имеет перспективы применения в крупномасштабных квантовых компьютерах, где такие системы, как нейтральные атомы, играют ключевую роль. Команда протестировала батарею и её протокол зарядки, получив обнадёживающие результаты, демонстрирующие стабильность и эффективность подхода.

Дальнейшие исследования сосредоточены на влиянии температуры и дальнодействующих взаимодействий на зарядку. Ученые стремятся создать универсальную модель, способную оценивать пригодность различных систем для использования в качестве квантовых батарей, с целью разработки более стабильных и эффективных решений.

Источник: Interesting Engineering