I fisici italiani hanno proposto un nuovo concetto di batteria quantistica basata su qubit entangled che può essere implementato utilizzando le tecnologie esistenti. Sperano di creare un prototipo a cinque qubit entro tre anni. Un articolo con i risultati è stato pubblicato sulla rivista Physical Review Letters.
Alcuni anni fa, i fisici hanno proposto l'idea teorica di una batteria quantistica che immagazzinasse energia non sotto forma di composti chimici, ma grazie agli stati eccitati degli oggetti quantistici. La maggior parte di questi articoli sono stati scritti da ricercatori di teoria dell'informazione quantistica interessati ai teoremi fondamentali sui limiti di immagazzinamento e trasferimento di energia. In un nuovo lavoro, i fisici hanno proposto uno schema che può essere implementato nella pratica.
I fisici italiani hanno proposto di utilizzare circuiti superconduttori o punti quantici semiconduttori come qubit. Nella versione più semplice considerata dagli autori, devono avere due livelli di energia: suolo ed eccitato. Tutti i qubit sono posti in un comune risonatore ottico, dove possono essere trasferiti simultaneamente in uno stato eccitato e aggrovigliati da un'azione, ad esempio, un impulso laser di una certa energia. Di conseguenza, secondo gli scienziati, la potenza con cui è possibile caricare la batteria aumenta in proporzione alla radice quadrata dei qubit. Allo stesso tempo, per una batteria di un array di qubit in risonatori separati, questo valore non cambia quando vengono aggiunti nuovi elementi.
Gli autori fanno notare che il sistema proposto non viola alcuna legge termodinamica, poiché utilizza un flusso di energia dalla sorgente alla batteria più intenso di quanto sia accettabile per altri dispositivi. I fisici notano anche che tali dispositivi non sostituiranno le batterie moderne. Nonostante la velocità di ricarica prossima a quella teorica, si scaricheranno anche molto rapidamente, su scala nanosecondi. Inoltre, rispetto agli elementi chimici, hanno una capacità minuscola: la differenza energetica tipica tra i livelli di un qubit è di 0,001 elettronvolt, mentre le batterie dei moderni laptop immagazzinano circa 1024 eV. Pertanto, il principale campo di applicazione di tali batterie può essere il campo dell'informatica quantistica. In questo caso, la batteria all'interno del computer quantistico funzionerà in un ciclo:ogni qubit verrà caricato mentre il computer preleva energia da quello successivo per eseguire i calcoli.
Nikolay Khizhnyak
