量子電池を開発するための新しい潜在的なプラットフォーム

世界がより安価でクリーンなエネルギー源を探し続けているため、可能な解決策が量子電池で見つかる可能性があります。 通常の乾電池と違い、 専門家 量子電池が活用することを仮定 エンタングルメント より速く充電するだけでなく、 パフォーマンスが向上します。 しかし、これらの新しいバッテリーの開発は決して容易ではなく、エネルギーを蓄えようとすると電磁場が複雑になります。 この課題を克服するために、韓国の基礎科学研究所の研究者 (IBS) を使用 メーザー (レーザーのマイクロ波アナログ) は、量子電池の新しいプラットフォームを提案します。

電磁界における課題

量子電池の開発では、電磁場が問題になります。 以前の研究では、電磁界を使用してバッテリーのエネルギーを蓄えることができる一方で、電磁界が吸収する可能性があることが示唆されています。 より多くのエネルギー 必要なものより。 基本的に、このプロセスは、ラップトップが割り当てられた以上の変更を行うのと似ています。 この充電プロセスを停止するメカニズムがないため、量子電池の開発が大幅に遅れる可能性があると多くの人が懸念しています。

キュー・ザ・メーザーズ

この問題を克服するために、IBS の研究者は准教授と協力しました。 ジュリアーノ・ベネンティ マイクロメーザー内の量子ダイナミクスを研究するために、イタリアのインスブリア大学の博士号を取得しました。 ベネンティ氏は次のように説明しています。 量子相互作用を刺激するためにレーザーで使用される光の代わりに、マイクロ波が同じ効果のためにメーザー内で使用されます。 マスター モデル内では、 光子の流れ 電磁場と相互作用し、エネルギーを蓄えます。 「原子では XNUMX つのレベルだけが重要です」と Benenti 氏は付け加えました。 「空洞との共鳴結合（つまり、プランク定数の単位でのXNUMXつの原子レベル間のエネルギー差は、空洞内の電磁場の振動の周波数に等しい）。 したがって、原子は量子ビットのように機能します。 超伝導キュービットが導波管として電磁場に結合され、同じ概念が固体状態に移されています。」

特定の設定により、電磁場は 定常状態、そこでエネルギーの吸収を停止し、材料の停止ポイントを充電プロセスに許可します。 この定常状態は、マイクロメーザーを開発する際に使用する充電メトリックを研究者に提供し、過充電の可能性を減らします。 定常状態の独自性により、研究者は、マイクロメーザーが充電中に使用されたキュービットを記憶していない「純粋な状態」にあることを発見しました。 これは、プロセスで使用されるキュービットを追跡する必要なく、電磁場に保存されたエネルギーをいつでも抽出できることを示唆しています。

量子電池の可能性

量子電池の潜在的な新しいプラットフォームにより、研究者は、この新しい技術の開発を開始するために、他の人がその結果を使用できることを期待しています。 「特に、量子力学は、従来の電池に関して、N 個の電池がまとめて充電されたときに単位時間あたりに蓄積される仕事の量の向上につながる可能性があります」と Benenti 氏は述べています。 「この量子的優位性は、N バッテリーの絡み合った状態を作り出す可能性に関連しています。 将来の技術では、量子電池は、量子技術開発の重要なポイントであるナノスケールでの効率的なエネルギー管理に役立つ可能性があります。」 Benenti は新しいプラットフォームに興奮しているだけでなく、現在の量子コンピューティング企業が使用できる方法を提案しています。 「考えられるセットアップは、量子コンピューターのプロトタイプに使用されるものである可能性があります (IBMQ, でログイン, リゲッティ…) 導波路 (空洞モード) と結合された超伝導量子ビットに基づいています」と彼は付け加えました。 これらのタイプのプラットフォームの進歩により、量子電池が予想よりも早く現実になる可能性があります。

Kenna Hughes-Castleberry は、Inside Quantum Technology のスタッフ ライターであり、JILA (コロラド大学ボルダー校と NIST のパートナーシップ) のサイエンス コミュニケーターです。 彼女の執筆活動には、ディープ テクノロジー、メタバース、量子テクノロジーが含まれます。