By 케나 휴즈-캐슬베리 게시일: 01년 2022월 XNUMX일
세계가 계속해서 더 저렴하고 깨끗한 에너지원을 찾고 있는 가운데, 양자 배터리에서 가능한 해결책을 찾을 수 있습니다. 일반 배터리와는 다르게 전문가 양자 배터리가 활용될 것이라고 가정 얽히게 함 더 빠르게 충전할 수 있을 뿐만 아니라 더 잘 수행하십시오. 그러나 이러한 새로운 배터리를 개발하는 것은 쉽지 않습니다. 전자기장은 에너지를 저장하려고 할 때 복잡해집니다. 이러한 어려움을 극복하기 위해 한국기초과학연구원 연구진(IBS)는 메이저 (레이저의 마이크로파 아날로그) 양자 배터리의 새로운 플랫폼을 제안합니다.
전자기장의 과제
양자전지를 개발할 때 전자기장이 문제가 된다. 이전 연구에서는 전자기장이 배터리의 에너지를 저장하는 데 사용될 수 있지만 전자기장이 흡수할 가능성도 있다고 제안했습니다. 훨씬 더 많은 에너지 필요한 것보다. 본질적으로 프로세스는 할당된 것보다 훨씬 더 많은 변경을 수행하는 노트북과 유사합니다. 이 충전 과정을 멈출 수 있는 메커니즘이 없기 때문에 많은 사람들은 이로 인해 양자 배터리 개발이 크게 지연될 수 있다고 우려하고 있습니다.
메이저에게 신호를 보내세요
IBS 연구진은 이 문제를 극복하기 위해 부교수와 협력했다. 줄리아노 베넨티 마이크로메이저 내의 양자 역학을 연구하기 위해 이탈리아 인수브리아 대학교(University of Insubria)의 교수입니다. Benenti는 다음과 같이 설명했습니다. "마이크로메이저에서는 공진기(광자가 오랫동안 생존할 수 있는 고품질 공동)를 가로지르는 단일 원자가 효율적인 펌프를 제공하는 메이저가 작동됩니다." 양자 상호 작용을 자극하기 위해 레이저에 사용되는 빛 대신 동일한 효과를 위해 메이저 내에서 마이크로파가 사용됩니다. 메이저 모델 내에서는 광자의 흐름 전자기장과 상호 작용하여 에너지를 저장합니다. Benenti는 "원자에서는 두 가지 수준만 중요합니다."라고 덧붙였습니다. “공진기와의 공진 결합으로(즉, 플랑크 상수 단위로 표시되는 두 원자 수준 사이의 에너지 차이는 공동 내 전자기장의 진동 주파수와 같습니다). 그래서 원자는 큐비트처럼 행동합니다. 동일한 개념이 이제 도파관으로 전자기장에 결합된 초전도 큐비트를 사용하여 고체 상태로 전환됩니다.”
특정 설정으로 인해 전자기장은 정상 상태, 에너지 흡수를 중단하여 충전 프로세스에 재료 중단 지점을 허용합니다. 이 정상 상태는 또한 연구원들에게 마이크로메이저를 개발할 때 사용할 충전 측정 기준을 제공하고 과충전 가능성을 줄입니다. 정상 상태의 고유성 덕분에 연구원들은 마이크로메이저가 충전 중에 사용된 큐비트를 기억하지 못하는 "순수 상태"에 있음을 발견했습니다. 이는 프로세스에 사용된 큐비트를 추적할 필요 없이 전자기장에 저장된 에너지를 언제든지 추출할 수 있음을 시사합니다.
양자 배터리의 가능성
양자 배터리를 위한 잠재적인 새로운 플랫폼을 통해 연구원들은 그들의 결과가 다른 사람들이 이 새로운 기술 개발을 시작하는 데 사용될 수 있기를 희망합니다. Benenti는 “양자 역학은 N 배터리가 집합적으로 충전될 때 단위 시간당 작업량을 기존 배터리에 비해 향상시킬 수 있습니다.”라고 말했습니다. “이러한 양자적 이점은 N 배터리의 얽힌 상태를 생성할 가능성과 관련이 있습니다. 미래 기술에서 양자전지는 양자 기술 발전의 핵심인 나노 수준에서 효율적인 에너지 관리를 도울 수 있다”고 말했다. Benenti는 새로운 플랫폼에 흥미를 느낄 뿐만 아니라 현재 양자 컴퓨팅 회사에서 이를 사용할 수 있는 방법도 제안합니다. “가능한 설정은 양자 컴퓨터 프로토타입에 사용되는 설정일 수 있습니다(IBMQ, 구글, 리게티…) 도파관(공동 모드)과 결합된 초전도 큐비트를 기반으로 합니다.”라고 그는 덧붙였습니다. 이러한 유형의 플랫폼이 발전함에 따라 양자 배터리는 예상보다 빨리 현실화될 수 있습니다.
Kenna Hughes-Castleberry는 Inside Quantum Technology의 전속 작가이자 JILA(University of Colorado Boulder와 NIST 간의 파트너십)의 과학 커뮤니케이터입니다. 그녀의 글쓰기 비트에는 심층 기술, 메타버스 및 양자 기술이 포함됩니다.
