Físicos italianos propuseram um novo conceito de bateria quântica baseada em qubits emaranhados que podem ser implementados usando tecnologias existentes. Eles esperam criar um protótipo de cinco qubit dentro de três anos. Um artigo com os resultados foi publicado na revista Physical Review Letters.
Há alguns anos, os físicos propuseram a ideia teórica de uma bateria quântica que armazenaria energia não na forma de compostos químicos, mas graças aos estados excitados de objetos quânticos. A maioria desses artigos foi escrita por pesquisadores da teoria da informação quântica que estão interessados em teoremas fundamentais sobre os limites de armazenamento e transferência de energia. Em um novo trabalho, os físicos propuseram um esquema que pode ser implementado na prática.
Físicos italianos propuseram o uso de circuitos supercondutores ou pontos quânticos semicondutores como qubits. Na versão mais simples considerada pelos autores, eles devem ter dois níveis de energia - aterrado e excitado. Todos os qubits são colocados em um ressonador óptico comum, onde podem ser simultaneamente transformados em um estado excitado e emaranhados por uma ação, por exemplo, um pulso de laser de uma determinada energia. Como resultado, de acordo com os cientistas, a potência com a qual você pode carregar a bateria aumenta em proporção à raiz quadrada dos qubits. Ao mesmo tempo, para uma bateria de uma matriz de qubit em ressonadores individuais, esse valor não muda quando novos elementos são adicionados.
Os autores observam que o sistema proposto não viola nenhuma das leis da termodinâmica, uma vez que utiliza um fluxo de energia mais intenso da fonte para a bateria do que o aceitável para outros dispositivos. Os físicos também observam que tais dispositivos não substituirão as baterias modernas. Apesar da velocidade de carregamento próxima à teórica, eles também irão descarregar extremamente rapidamente - na escala de nanossegundos. Além disso, em comparação com os elementos químicos, eles têm uma capacidade minúscula: a diferença típica de energia entre os níveis de um qubit é de 0,001 elétron-volts, enquanto as baterias dos laptops modernos armazenam cerca de 1024 eV. Portanto, o principal campo de aplicação dessas baterias pode ser o campo da computação quântica. Neste caso, a bateria dentro do computador quântico funcionará em um ciclo:cada qubit será carregado enquanto o computador retira energia do próximo para realizar os cálculos.
Nikolay Khizhnyak
