Forskare har skapat det första kvantbatteriet integrerat i en kvantdator med supraledande qubits. Experimentet visar snabbare laddning genom kvantinteraktioner jämfört med klassiska metoder. Utvecklingen kan bana väg för effektivare kvantteknologier.
I ett banbrytande experiment har forskare vid Hefei National Laboratory i Kina konstruerat ett kvantbatteri inne i en kvantdator, vilket markerar ett viktigt steg mot förståelsen av energilagring i kvantsystem. Batteriet använder 12 qubits tillverkade av små supraledande kretsar, var och en kontrollerad via mikrovågor. Dessa qubits fungerar som individuella battericellerna och interagerar med sina närmaste grannar, vilket gör det möjligt för teamet att testa olika laddningsmetoder. Dian Tan, huvudforskare vid laboratoriet, betonade behovet av kvantenergilösningar: «Många framtida kvantteknologier kommer att behöva sina kvantversioner av batterier.» Teamet jämförde en klassisk laddningsprotokoll som undviker kvantinteraktioner med en som utnyttjar dem. Den kvantmetoden levererade högre genomsnittlig effekt snabbare och uppnådde upp till dubbelt så hög maximal effekt som den klassiska metoden. Alan Santos från Spaniens nationella forskningsråd framhöll praktikaliteten: «Kvantbatteriet uppnår maximal effekt som är upp till dubbelt så stor som den klassiska laddningseffekten.» Denna effektivitet håller även med qubits begränsade till närmaste granne-interaktioner, en vanlig konfiguration i supraledande kvantdatorer. Experterna gav blandade synpunkter på implikationerna. James Quach vid Australiens Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation noterade att tidigare teorier antytt att kvantbatterier kunde förbättra kvantdators effektivitet och skalbarhet: «Detta var en teoretisk idé som vi föreslog nyligen, men det nya arbetet kan verkligen användas som grund för att driva framtida kvantdatorer.» Dock varnade Dominik Šafránek vid Charles University i Tjeckien för att direkta jämförelser fortfarande är svåra, utan någon tydlig väg till praktiska enheter ännu. Kavan Modi från Singapore University of Technology and Design tillade att fördelarna kan vara blygsamma och motverkas av problem som brus eller långsamma kontroller i verkliga kvantsystem. Trots dessa hinder ser Tan potential i att använda sådana batterier för kvantdatorer och planerar att integrera dem med en qubit-baserad kvantvärmemaskin för energiproduktion och lagring. Detta arbete, publicerat i Physical Review Letters, understryker det växande fokuset på energihantering i takt med kvantteknologiernas framsteg, och kan potentiellt adressera de höga energibehoven hos storskaliga kvantdatorer.