Батарея, которая представляет собой большой шаг в квантовых вычислениях, состоит из нанопроволоки арсенида индия, контактирующей со сверхпроводящими алюминиевыми выводами.
Возможно вы слышали о квантовых вычислениях. Если нет, то вот как это происходит: если они реализуют свой потенциал, квантовые компьютеры смогут решать проблемы, для решения которых классическому компьютеру потребуются сотни, если не тысячи лет. И теперь, сделав большие усилия для квантовых вычислений, у нас есть первая работающая квантово-фазовая батарея.
Квантовые против классических батарей
Батареи повсеместно распространены в нашей повседневной жизни, причем наиболее часто используемыми являются литий-ионные батареи, хотя на самом деле интересные альтернативы находятся в стадии разработки. Квантово-фазовая батарея - это что-то совсем другое. В то время как классические батареи преобразуют химическую энергию в напряжение, которое питает электронные схемы, в квантовых технологиях используются схемы или устройства на основе сверхпроводящих материалов.
.jpg)
Квантовый компьютер IBM Q System 1, Источник: IBM
В сверхпроводящих материалах ток проходит без применения приложенного напряжения. Поэтому, когда речь идет о квантовых компьютерах, нет необходимости в классической батарее. Сверхток получил свое название из-за того, что он не показывает никаких потерь энергии. Они вызваны разностью фаз волновой функции квантовой схемы, а не напряжением. Это означает, что квантовое устройство, способное обеспечить постоянную разность фаз, можно рассматривать как квантово-фазовую батарею, которая индуцирует сверхтоки в квантовой цепи.
Создание работающей квантово-фазовой батареи
Именно это изготовили Франческо Джазотто и Элия Страмбини из Института NEST-CNR в Пизе. Они основывались на работу Себастьяна Бержерета и Ильи Токатли, младших исследователей Фонда Международного Физического Центра «Доностия», которые разработали идею квантово-фазовой батареи в 2015 году.
Идея Бержерета и Токатли состояла из комбинации сверхпроводящих и магнитных материалов с внутренним релятивистским эффектом, называемым спин-орбитальной связью. Вклад Джазотто и Страмбини заключался в определении подходящей комбинации материалов, которая позволила им изготовить первую квантово-фазовую батарею. Их результаты опубликованы в журнале Nature Nanotechnology. Их квантово-фазовая батарея состоит из нанопроволоки InAs, легированной n-образным слоем, образующей сердцевину батареи (свая), и алюминиевых сверхпроводящих проводников в качестве полюсов. Она заряжается с помощью внешнего магнитного поля, которое затем можно отключить. Кристина Санс-Фернандес и Клаудио Гуарчелло, также из Центра физики материалов, адаптировали теорию для моделирования экспериментальных результатов. Батарея дорабатывается и совершенствуется в помещениях ЦФМ в сотрудничестве между лабораториями нанофизики и мезоскопической группы физики. Эти достижения могут способствовать огромным успехам, которые, по мнению многих, будут получены в области квантовых вычислений.
