Исследователи из Университета Генуи разработали новую спиновую квантовую батарею, которая способна заряжаться без применения внешнего электрического или магнитного поля. Их работа открывает перспективы создания более компактных и эффективных систем хранения энергии, использующих принципы квантовой механики. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters (PRL).
Новая разработка основана на использовании спиновых степеней свободы частиц для накопления и высвобождения энергии. В основе лежит структура из двух цепочек спинов ½, взаимодействие между которыми регулируется путем изменения параметров системы, например, сдвига одной цепочки относительно другой.
«Мы разработали новый протокол зарядки, который позволяет захватывать и стабильно удерживать энергию внутри батареи, регулируя взаимодействие элементов системы,» — объяснил старший автор исследования Дарио Ферраро.
В отличие от других квантовых батарей, данная разработка не требует внешнего поля для зарядки, что упрощает процесс и снижает зависимость от точных внешних условий. Исследователи также добились возможности масштабировать устройство на большое количество элементов, что ранее считалось недостижимым.
Этот подход может быть использован для создания высокопроизводительных твердотельных квантовых батарей. Особенно перспективно его применение в нейтральных атомных системах, которые в настоящее время активно развиваются для создания масштабируемых квантовых компьютеров.
«Мы изучаем влияние различных факторов на процесс зарядки квантовых батарей, чтобы сделать его наиболее быстрым и эффективным,» — добавил Ферраро.
Результаты работы также могут быть полезны для разработки стабильных систем хранения энергии, способных работать в условиях реального времени и с минимальными потерями.
Ранее ученые предложили собирать солнечную энергию с помощью воздушных шаров.