क्वांटम बैटरियों के विकास के लिए एक नया संभावित मंच

चूंकि दुनिया ऊर्जा के सस्ते और स्वच्छ स्रोतों की तलाश जारी रखती है, क्वांटम बैटरी में एक संभावित समाधान पाया जा सकता है। सामान्य बैटरियों के विपरीत, विशेषज्ञों अनुमान लगाएं कि क्वांटम बैटरियां लाभ उठाएंगी नाज़ुक हालत साथ ही तेजी से चार्ज करने के लिए बेहतर करें। हालाँकि, इन नई बैटरियों को विकसित करना आसान नहीं होगा, ऊर्जा संग्रहीत करने का प्रयास करते समय विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र जटिलताएँ जोड़ता है। इस चुनौती से पार पाने के लिए कोरिया के इंस्टीट्यूट फॉर बेसिक साइंस के शोधकर्ता (IBS के) का उपयोग किया गया मेसर (लेजर का माइक्रोवेव एनालॉग) क्वांटम बैटरी के लिए एक नया प्लेटफॉर्म सुझाने के लिए।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में चुनौतियाँ

क्वांटम बैटरी विकसित करने में, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र एक समस्या बन जाता है। पिछले शोध ने सुझाव दिया है कि जबकि विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का उपयोग बैटरी के लिए ऊर्जा संग्रहीत करने के लिए किया जा सकता है, ऐसी संभावना है कि क्षेत्र अवशोषित कर सकता है कहीं अधिक ऊर्जा जितनी जरूरत है उससे ज्यादा. अनिवार्य रूप से यह प्रक्रिया एक लैपटॉप के समान होगी जो इसके लिए आवंटित की तुलना में कहीं अधिक परिवर्तन लेता है। क्योंकि इस चार्जिंग प्रक्रिया को रोकने के लिए कोई तंत्र नहीं है, कई लोग चिंतित हैं कि इससे क्वांटम बैटरी के विकास में काफी बाधा आ सकती है।

मैसर्स को संकेत दें

इस मुद्दे को हल करने का प्रयास करने के लिए, IBS के शोधकर्ताओं ने एसोसिएट प्रोफेसर के साथ सहयोग किया गिउलिआनो बेनेंटी एक माइक्रोमेज़र के भीतर क्वांटम गतिशीलता का अध्ययन करने के लिए, इटली के इंसुब्रिया विश्वविद्यालय में। जैसा कि बेनेंटी ने समझाया: "एक माइक्रोमेज़र में, एक मेसर संचालित होता है जिसमें एकल परमाणु एक अनुनादक (एक उच्च गुणवत्ता वाली गुहा जहां एक फोटॉन लंबे समय तक जीवित रह सकता है) को पार करके एक कुशल पंप प्रदान करता है।" क्वांटम इंटरैक्शन को उत्तेजित करने के लिए लेजर में उपयोग किए जाने वाले प्रकाश के बजाय उसी प्रभाव के लिए मेसर के भीतर माइक्रोवेव का उपयोग किया जाता है। एक बड़े मॉडल के भीतर, फोटॉन की धारा विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के साथ संपर्क करता है, जिससे यह ऊर्जा संग्रहीत करता है। बेनेंटी ने कहा, "परमाणु में केवल दो स्तर मायने रखते हैं।" "गुहा के साथ गुंजयमान युग्मन के साथ (अर्थात, प्लैंक स्थिरांक की इकाइयों में दो परमाणु स्तरों के बीच ऊर्जा अंतर गुहा में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के दोलनों की आवृत्ति के बराबर होता है)। अतः परमाणु एक क्वबिट की तरह कार्य करता है। वही अवधारणा अब ठोस अवस्था में स्थानांतरित हो गई है, जिसमें सुपरकंडक्टिंग क्वैबिट एक वेवगाइड के रूप में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र से जुड़े हुए हैं।

विशिष्ट सेटअप के कारण, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र a तक पहुँच जाता है स्थिर अवस्था, जहां यह ऊर्जा को अवशोषित करना बंद कर देता है, जिससे चार्जिंग प्रक्रिया के लिए एक सामग्री रुकने की अनुमति मिलती है। यह स्थिर स्थिति शोधकर्ताओं को माइक्रोमेज़र विकसित करते समय उपयोग करने के लिए एक चार्जिंग मीट्रिक भी देती है और ओवरचार्जिंग की संभावना को कम करती है। स्थिर अवस्था की विशिष्टता के लिए धन्यवाद, शोधकर्ताओं ने इसे "शुद्ध अवस्था" में पाया, जहां माइक्रोमेज़र को चार्जिंग के दौरान उपयोग किए जाने वाले क्वैबिट्स की कोई याद नहीं थी। इसने सुझाव दिया कि विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में संग्रहीत ऊर्जा को प्रक्रिया में उपयोग किए गए क्वैबिट का ट्रैक रखने की आवश्यकता के बिना, किसी भी समय निकाला जा सकता है।

क्वांटम बैटरियों की संभावना

क्वांटम बैटरी के लिए संभावित नए प्लेटफॉर्म के साथ, शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि उनके परिणामों का उपयोग अन्य लोग इस नई तकनीक को विकसित करने के लिए कर सकते हैं। बेनेंटी ने कहा, "विशेष रूप से, क्वांटम यांत्रिकी शास्त्रीय बैटरियों के संबंध में एन बैटरियों को सामूहिक रूप से चार्ज करने पर प्रति यूनिट समय में जमा किए गए कार्य की मात्रा में वृद्धि कर सकती है।" “यह क्वांटम लाभ एन बैटरियों की उलझी हुई स्थिति पैदा करने की संभावना से जुड़ा हुआ है। भविष्य की प्रौद्योगिकियों में, क्वांटम बैटरियां नैनोस्केल पर कुशल ऊर्जा प्रबंधन में मदद कर सकती हैं, जो क्वांटम प्रौद्योगिकियों के विकास के लिए एक महत्वपूर्ण बिंदु है। बेनेंटी न केवल नए प्लेटफॉर्म से उत्साहित हैं बल्कि उन्होंने एक तरीका भी सुझाया है जिसका उपयोग मौजूदा क्वांटम कंप्यूटिंग कंपनियों द्वारा किया जा सकता है। "एक संभावित सेटअप क्वांटम कंप्यूटर प्रोटोटाइप के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है (आईबीएमक्यू, गूगल, रिगेटी…) सुपरकंडक्टिंग क्वैबिट पर आधारित, एक वेवगाइड (कैविटी मोड) के साथ मिलकर, “उन्होंने कहा। इस प्रकार के प्लेटफार्मों में प्रगति के साथ, क्वांटम बैटरियां अपेक्षा से अधिक जल्दी वास्तविकता बन सकती हैं।

केना ह्यूजेस-कैसलबेरी इनसाइड क्वांटम टेक्नोलॉजी और JILA में साइंस कम्युनिकेटर (कोलोराडो बोल्डर विश्वविद्यालय और NIST के बीच एक साझेदारी) में एक कर्मचारी लेखक हैं। उनकी राइटिंग बीट्स में डीप टेक, मेटावर्स और क्वांटम टेक्नोलॉजी शामिल हैं।