Квантовите батерии могат да се зареждат по-бързо

Принципът им на работа разбърква правилата за причина и следствие

Снимка: Hansen Zhong

Квантовите батерии могат да се зареждат по-бързо

Принципът им на работа разбърква правилата за причина и следствие

12:44 | 2 януари 2024 | Редактор : Стоян Гогов 2 1617 Снимка: Hansen Zhong

Квантовите батерии на бъдещето могат да получат заряд чрез нарушаване на конвенционалните закони на причинно-следствената връзка, сочат нови изследвания.

Конвенционалните батерии се зареждат чрез преобразуване на електрическа енергия в химическа енергия в мащаба на огромен брой електрони.

Но в нов експеримент изследователите демонстрираха как странен квантов ефект може да доведе до батерии, които се зареждат по-бързо и с по-голяма ефективност чрез разбъркване на причината и следствието. Изследването им е публикувано в списанието Physical Review Letters.

Причинно-следствената връзка или връзката между причина и следствие не винаги е ясна в квантовата механика.

"Обикновено, ако събитие A е първо и причини събитие B, се предполага, че B не може на свой ред да причини A по същото време", каза съавторът Yuanbo Chen, физик от Университета на Токио, пред Live Science. "Въпреки това, скорошният напредък в теоретичната физика предполага, че в определени рамки сценариите, при които "A причинява B" и "B причинява A" могат едновременно да бъдат верни."

Принципът на квантовата суперпозиция позволява на частиците да съществуват в много различни състояния наведнъж, поне докато не бъдат наблюдавани и "изберат" състояние, в което да се приземят.

Това осъзнаване е накарало физиците да провеждат всякакви странни експерименти, които противоречат на интуитивните ни представи за това какво би трябвало да е възможно.

Но суперпозицията не само се забърква с интуитивното ни усещане за пространство, но и разбърква усещането ни за причинно-следствена връзка.

През 2009 г. физиците използват устройство, наречено квантов превключвател, за да наблюдават феномен, наречен неопределен причинно-следствен ред. Изпращайки светлинна частица или фотон по двойка различни пътеки, физиците я карат да се раздели на две възможни версии на себе си - едната, преминава по първата пътека, а другата по втората.

След това, в зависимост от пътя, по който е поел фотонът, физиците прилагат два различни процеса в различен ред в зависимост от пътя. Резултатът е фотон, чиято причинно-следствена връзка беше объркана: той е в квантова суперпозиция, където и двата реда на събитията са верни.

"Кажете, че имаме два процеса: А и Б", каза Чен. "С квантов превключвател можете да създадете суперпозиция на (Първо приложете A и след това B) и (Първо приложете B и след това A)."

Чен и колегите му са използвали това в квантова батерия, предложено устройство, което теоретично може да съхранява енергията на фотоните и да се зарежда по-бързо от конвенционалните електрохимични батерии.

Те сравняват три метода на зареждане: свързване на две зарядни устройства към батерия последователно, едновременно или в суперпозиция, което прави невъзможно определянето на реда на въвеждане.

Техните изчисления показват, че методът на суперпозиция би позволил на зарядно устройство с ниска мощност, причинно-следствено кодирано, да доставя повече енергия по-ефективно от конвенционалното зарядно устройство с висока мощност.

ИЗБРАНО