Batteria quantistica a ricarica rapida integrata nel computer quantistico

Una batteria quantistica è stata creata all’interno di un computer quantistico, segnando il primo passo per determinare se tali batterie potrebbero svolgere un ruolo nell’alimentazione delle future tecnologie quantistiche.

Le batterie convenzionali immagazzinano energia mentre i loro componenti subiscono reazioni elettrochimiche, ma le batterie quantistiche si basano su bit quantistici, o qubit, che subiscono cambiamenti nel loro stato quantico. Alcuni studi hanno dimostrato che l’uso della quanticità in questo modo potrebbe portare a una ricarica più rapida, ma rimangono domande aperte sulla praticità e l’utilità delle batterie quantistiche.

“Molte future tecnologie quantistiche richiederanno versioni quantistiche delle batterie”, afferma Diana Tan Al Laboratorio Nazionale di Hefei in Cina. “Sebbene siano stati compiuti progressi significativi nello sviluppo del calcolo quantistico, delle comunicazioni e del rilevamento, i meccanismi di stoccaggio dell’energia per questi sistemi quantistici non sono stati completamente esplorati.”

Tan e i suoi colleghi hanno creato una batteria utilizzando 12 qubit costituiti da minuscoli circuiti superconduttori, ciascuno dei quali potevano essere controllati con un forno a microonde. Ogni qubit ha svolto il ruolo di cella di una batteria e ha interagito anche con i suoi vicini più vicini.

I ricercatori hanno potuto controllare tali interazioni, quindi hanno sperimentato due diversi protocolli di ricarica. Uno imitava il modo in cui le batterie convenzionali, o classiche, si caricano, quindi non utilizzava queste interazioni quantistiche, ma l’altro protocollo lo faceva. Il team ha scoperto che l’utilizzo delle interazioni quantistiche tra i qubit ha consentito alla batteria di acquisire più potenza in media più rapidamente.

“La batteria quantistica raggiunge una potenza massima pari al doppio della potenza di ricarica classica”, afferma un membro del team. Alan Santos Al Consiglio Nazionale delle Ricerche spagnolo. Dice che è importante che funzioni solo con ciascun qubit che interagisce con il suo vicino più vicino, poiché questo è lo standard per i computer quantistici superconduttori e progettare queste interazioni vantaggiose sarebbe difficile nella pratica.

James Quach L’Organizzazione per la ricerca scientifica e industriale del Commonwealth in Australia afferma che, finora, gli esperimenti di ricarica delle batterie quantistiche, ad esempio, hanno utilizzato molecole anziché componenti di dispositivi quantistici esistenti. Quach e i suoi colleghi hanno già teorizzato che i computer quantistici alimentati da batterie quantistiche potrebbero essere più efficienti e più facili da ingrandire, il che li renderebbe più potenti. “Questa era un’idea teorica che abbiamo proposto di recente, ma il nuovo lavoro potrebbe effettivamente essere utilizzato come base per alimentare i futuri computer quantistici”, afferma.

Tuttavia, è difficile fare confronti accurati tra batterie convenzionali e quantistiche Domenico Safranek Alla Charles University nella Repubblica Ceca. A suo avviso, non esiste un modo ovvio per tradurre i benefici misurati della batteria quantistica in dispositivi chiaramente utili.

Kavan Modi L’Università di Tecnologia e Design di Singapore ha affermato che per i qubit che interagiscono solo con il loro vicino più prossimo, il lavoro matematico del loro team ha dimostrato che potrebbero esserci solo modesti vantaggi di ricarica, che potrebbero essere facilmente annullati da altre proprietà dei computer quantistici della vita reale, come il loro controllo rumoroso o lento dei qubit.

Inoltre, i computer quantistici possono essere molto più costosi dal punto di vista energetico rispetto ai computer convenzionali, quindi studiare come l’energia viene trasferita al loro interno potrebbe diventare una necessità se vogliamo costruire computer quantistici molto più grandi, dice Modi.

Tan afferma di vedere lo stoccaggio dell’energia per le tecnologie quantistiche, come i computer quantistici, come un caso d’uso ideale per la batteria quantistica del suo team. I ricercatori ora vogliono accoppiare la loro batteria con un motore termico quantistico basato su qubit, che produrrebbe energia che potrebbe essere immagazzinata nella batteria all’interno di un computer quantistico.