Новую квантовую батарею можно заряжать без внешнего поля
В последние несколько лет велись исследования альтернативных систем накопления энергии, которые используют принципы квантовой механики. Эти квантовые батареи могут превосходить традиционные по эффективности, компактности и скорости зарядки. Швейцарские ученые представили новую квантовую батарею, которая использует спиновые степени свободы частиц для хранения и выделения энергии. Передовая технология зарядки такого аккумулятора позволяет обойтись без внешнего поля.
Специалисты в области теории многих тел и неравновесной термодинамики из Университета Женевы смогли достичь того, что до сих пор считалось невозможным в разработке спиновых квантовых батарей. Как пишет Phys.org, им удалось расширить режим работы этих батарей до очень большого количества элементов.
«Наша квантовая батарея может быть представлена как интеркаляция двух наборов спинов ½, самых простых из возможных квантовых систем, - объяснил Дарио Ферраро, главный автор статьи. - Изменив надлежащим образом интеркаляцию между элементами двух цепей, к примеру, смесив один по отношению к другому, мы получаем возможность стабильно улавливать энергию в квантовую батарею».
Интеркаляцией называют обратимое внедрение молекул или ионов в межслоевое пространство слоистых материалов для изменения их свойств.
Протокол, разработанный учеными, имеет ряд преимуществ перед существующими вариантами спиновых квантовых батарей. Прежде всего, он позволяет иначе заряжать батарею - без использования внешнего поля. Успех протокола разработчики объясняют не зависящей от времени модуляцией одного из внутренних параметров системы, а также возможностью изучать функции протокола на очень большом количестве элементов в устройстве.
Ферраро и его коллеги оценили архитектуру и протокол зарядки новой квантовой батареи в серии тестов. Результаты оказались весьма многообещающими и подчеркнули надежность метода зарядки, который не требует большой точности в режиме реального времени. В будущем это исследование может способствовать созданию новых производительных и стабильных твердотельных квантовых батарей.