Учёные попробовали зарядить квантовый компьютер по-новому — и получили квантовую батарею

Generated by DALL·E

Учёные провели эксперимент, в котором квантовая батарея была создана непосредственно внутри квантового компьютера. Для этого они использовали сверхпроводниковые кубиты — базовые элементы квантовых вычислительных устройств. Работа стала одним из первых практических шагов к пониманию того, как в будущем можно хранить и передавать энергию в квантовых технологиях.

Обычные батареи накапливают энергию за счёт химических реакций. Квантовые батареи работают по другому принципу: энергия в них хранится в квантовых состояниях частиц. В роли таких «ячеек» в эксперименте выступили кубиты — сверхпроводниковые цепи, которые могут находиться в разных квантовых состояниях.

В ходе эксперимента исследователи собрали цепочку из 12 кубитов. Каждый из них рассматривался как отдельная ячейка батареи и взаимодействовал только с ближайшими соседями. Управление системой осуществлялось с помощью микроволновых сигналов — стандартного инструмента для работы с квантовыми процессорами.

Учёные сравнили два подхода к зарядке такой батареи. В первом случае кубиты заряжались по отдельности, без использования квантовых взаимодействий. Во втором — зарядка происходила с учётом квантовых связей между ними. Результаты показали, что при использовании квантовых взаимодействий энергия накапливалась быстрее, а максимальная мощность зарядки была примерно в два раза выше, чем при «классическом» подходе.

При этом исследователи подчёркивают, что речь пока идёт не о готовом источнике питания. Эксперимент нужен для проверки принципов и понимания того, могут ли квантовые эффекты сделать будущие квантовые устройства менее энергозатратными. Вопрос о практическом применении квантовых батарей остаётся открытым.

Авторы работы отмечают, что по мере развития квантовых компьютеров, систем связи и датчиков может возникнуть потребность в специальных способах хранения энергии, которые будут совместимы с квантовыми устройствами. Проведённый эксперимент показывает, что такие идеи можно проверять на уже существующих квантовых процессорах, без создания сложных и экзотических установок.