|
Квантовая батарея превзошла классическую
|
|
|
|
За последние несколько десятилетий, похоже, у каждой классической технологии появился квантовый аналог. Конечно, люди тратят больше всего времени и ресурсов на разработку квантовых компьютеров, но есть также достижения в таких областях, как квантовый Интернет, квантовая криптография и, да, квантовый искусственный интеллект.
|
|
|
|
Однако одной из таких технологий, которой уделяется мало внимания, являются квантовые батареи. Как следует из их названия, квантовые батареи накапливают энергию с помощью фотонов — частиц света, которые являются переносчиками электромагнитного взаимодействия, — а не электронов или ионов, как в случае с классическими электрохимическими батареями. Но с момента их появления в 2012 году ученым еще предстоит убедительно доказать “квантовое преимущество” технологии — действительно ли квантовая батарея превосходит по функциональности и возможностям обычные, старые классические батареи?
|
|
|
|
Однако у квантовых аккумуляторов есть в запасе несколько уникальных приемов. Благодаря таким свойствам, как квантовая запутанность и сверхпоглощение, при которых скорость поглощения света увеличивается с увеличением числа молекул, квантовые аккумуляторы могут заряжаться намного быстрее, чем даже самые лучшие классические аккумуляторы. И вот теперь новое исследование показывает первые доказательства квантового преимущества этого нового типа батарей.
|
|
|
|
|
|
|
В статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, ученые из Исследовательского университета PSL в Париже и Пизанского университета описывают, как они разработали простую модель квантовой батареи в микроскопическом масштабе. Итак, нет, в ближайшее время этот аккумулятор не будет заряжать ваш iPhone. Но эта батарея действительно дает мощный толчок усилиям по разработке этих технологий, которые потенциально могут изменить ход игры.
|
|
|
|
“Наша модель состоит из двух связанных гармонических генераторов: один действует как ”зарядное устройство", а другой служит "аккумулятором"", - рассказали авторы Phys.org. “Ключевым компонентом, обеспечивающим квантовое преимущество, является ангармоническое взаимодействие между двумя генераторами в процессе зарядки. Эта ангармоническая связь позволяет системе получать доступ к неклассическим, запутанным состояниям [...], обеспечивая более быструю передачу энергии, чем в классической динамике”.
|
|
|
|
Исследователи также показали, что батарея теоретически может достичь предела квантовой скорости (QSL), который является максимальной скоростью изменения в квантовой системе. Это определенно превысило бы производительность классических батарей.
|
|
|
|
Это не первая теоретическая модель квантовой батареи. В прошлом году группа исследователей разработала модель квантовой батареи размером с атом, в которой также использовались промежуточные полости, чтобы избежать “декогеренции” - процесса, при котором система теряет свои квантовые свойства. Но оба этих примера являются всего лишь теоретическими моделями — создание такого устройства, которое было бы практичным, - это совсем другое дело. Именно по этой причине исследователи считают, что квантовые аккумуляторы все еще довольно далеки от повседневного применения. Авторы этой новой статьи говорят, что их батарея должна быть изготовлена с использованием сверхпроводящих цепей, которые испытывают нулевое электрическое сопротивление при температурах, близких к абсолютному нулю.
|
|
|
|
“Насколько нам известно, эта работа обеспечивает первое строгое подтверждение подлинного квантового преимущества в разрешимой модели”, - рассказали авторы Phys.org. “Мы надеемся, что наша работа послужит стимулом для дальнейших исследований по этой захватывающей теме, способствуя прогрессу как на теоретическом, так и на экспериментальном фронтах”.
|
|
|
|
Источник
|
