Talianski fyzici navrhli nový koncept kvantovej batérie založený na zapletených qubitoch, ktorý je možné implementovať pomocou existujúcich technológií. Dúfajú, že do piatich rokov vytvoria päťbitový prototyp. Článok s výsledkami bol publikovaný v časopise Physical Review Letters.
Pred niekoľkými rokmi fyzici navrhli teoretickú myšlienku kvantovej batérie, ktorá by akumulovala energiu nie vo forme chemických zlúčenín, ale vďaka excitovaným stavom kvantových objektov. Väčšina z týchto článkov bola napísaná výskumníkmi teórie kvantových informácií, ktorí sa zaujímajú o základné vety o limitoch ukladania a prenosu energie. V novej práci fyzici navrhli schému, ktorá sa dá implementovať v praxi.
Talianski fyzici navrhli použiť ako vodiče supravodivé obvody alebo polovodičové kvantové body. V najjednoduchšej verzii, ktorú autori považujú, musia mať dve energetické úrovne - zemnú a vzrušenú. Všetky qubity sú umiestnené v spoločnom optickom rezonátore, kde ich je možné súčasne transformovať do excitovaného stavu a zamotať ich jedným pôsobením, napríklad laserovým impulzom určitej energie. Výsledkom je, že podľa vedcov sa výkon, ktorým môžete batériu nabíjať, zvyšuje úmerne s druhou odmocninou qubitov. Zároveň sa pre batériu poľa qubit v samostatných rezonátoroch táto hodnota nezmení, keď sa pridajú nové prvky.
Autori poznamenávajú, že navrhovaný systém neporušuje žiadne termodynamické zákony, pretože využíva intenzívnejší tok energie zo zdroja do batérie, ako je prijateľné pre iné zariadenia. Fyzici tiež poznamenávajú, že takéto zariadenia nenahradia moderné batérie. Napriek takmer teoretickej rýchlosti nabíjania sa tiež vybijú mimoriadne rýchlo - v nanosekundovej škále. Okrem toho majú v porovnaní s chemickými prvkami malú kapacitu: typický energetický rozdiel medzi úrovňami qubit je 0,001 elektrónvoltu, zatiaľ čo v moderných batériách pre notebooky sa uchováva približne 1024 eV. Preto môže byť hlavnou oblasťou použitia takýchto batérií oblasť kvantového výpočtu. V takom prípade bude batéria v kvantovom počítači bežať v cykle:každý qubit sa bude účtovať, zatiaľ čo počítač bude na vykonávanie výpočtov brať energiu z nasledujúceho.
Nikolay Khizhnyak