Прототип квантовой батареи сделают через три года

Institute for Quantum Computing Technologies Institute for Quantum Computing Technologies

Итальянские физики представили новую концепцию квантовой батареи на запутанных кубитах, которую можно реализовать на базе существующих технологий. Они надеются создать экспериментальный образец с пятью кубитами в течение трех лет. Статья с результатами опубликована в журнале Physical Review Letters.

Несколько лет назад физики предложили теоретическую идею квантовой батареи, которая будет хранить энергию не в виде химических соединений, а благодаря возбужденным состояниям квантовых объектов. Большинство из этих работ написали ученые, занимающиеся исследованиями по квантовой теории информации, которые интересуются фундаментальными теоремами о предельных уровнях хранения энергии и ее передачи. В новой работе физики предложили схему, которую можно реализовать на практике.

Итальянские физики предложили использовать в качестве кубитов сверхпроводниковые контуры или полупроводниковые квантовые точки. В рассмотренном авторами простейшем варианте они должны обладать двумя энергетическими уровнями — основным и возбужденным. Все кубиты помещаются в общий оптический резонатор, где их можно одновременно перевести в возбужденное состояние и запутать одним воздействием, например, лазерным импульсом определенной энергии. В результате, по подсчетам ученых, мощность, с которой можно заряжать батарею, увеличивается пропорционально квадратному корню из количества кубитов. В то же время для батареи из массива кубитов в отдельных резонаторах эта величина не изменяется при добавлении новых элементов.

Авторы указывают, что предложенная система не нарушает никаких термодинамических законов, так как в ней используется более интенсивный поток энергии от источника к батарее, чем допустим для других устройств. Также физики отмечают, что подобные устройства не станут заменой современных аккумуляторов. Несмотря на близкую к теоретической скорость зарядки, они также будут разряжаться экстремально быстро — на масштабе наносекунд. Кроме того, по сравнению с химическими элементами у них крохотная емкость: типичная разница энергий между уровнями кубита составляет 0,001 электрон-вольта, в то время как современные аккумуляторы ноутбуков хранят около 1024 эВ. Подобные устройства могут применяться для питания квантовых компьютеров . В этом случае батарея будет работать в цикле: каждый кубит будет заряжаться, пока компьютер забирает энергию у следующего для проведения вычислений.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (5 votes)
Источник(и):

indicator.ru