معرفی مدل «باتری کوانتومی توپولوژیک» مقاوم در اتلاف انرژی

پژوهشگران مرکز رایانش کوانتومی RIKEN با همکاری دانشگاه فناوری هوازونگ، مدل نظری یک باتری کوانتومی توپولوژیک را معرفی کرده‌اند که
می‌تواند انتقال انرژی بلندبرد را با مصونیت نسبت به اتلاف ممکن کند. نکتهٔ شگفت‌انگیز: در برخی شرایط، خودِ «اتلاف» می‌تواند به‌طور موقت توان شارژ را افزایش دهد.

نکات کلیدی

• به‌جای واکنش‌های شیمیایی، از پدیده‌های کوانتومی مانند درهم‌تنیدگی و همدوسی برای ذخیره‌ و انتقال انرژی استفاده می‌شود.
• بهره‌گیری از ویژگی‌های توپولوژیک موجبرهای فوتونی موجب انتقال تقریباً بی‌نقص انرژی و ایمنی در برابر نوفه/ناهمگنی ساختاری می‌شود.
• مدل نشان می‌دهد اگر اتلاف از یک آستانه بگذرد، می‌تواند به‌طور کوتاه‌مدت توان شارژ را بالا ببرد (برخلاف تصور متعارف).
• کار پژوهشی در مجله Physical Review Letters منتشر شده و فعلاً نظری/آزمایشگاهی است؛ نه یک محصول تجاری آمادهٔ بازار.
• کاربردهای بالقوه: ذخیره‌سازهای نانومقیاس، ارتباطات کوانتومی نوری و محاسبات کوانتومی توزیع‌شده.

متن خبر

باتری‌های کوانتومی دستگاه‌های مینیاتوری‌ای هستند که به‌کمک ویژگی‌های کوانتومی—نه شیمی کلاسیک—انرژی را ذخیره می‌کنند. با وجود مزایای نظری (شارژ سریع‌تر، ظرفیت بالاتر و بازده بهتر)،
اجرای عملی آن‌ها در دنیای واقعی به‌خاطر اتلاف و واپاشی همدوسی دشوار بوده است.

تیم RIKEN با یک چارچوب تحلیلی/عددی نشان داده است که اگر «باتری» و «منبع شارژ» در معماری فوتونیِ توپولوژیک قرار گیرند،
می‌توان به انتقال انرژی بلندبرد و مقاوم در اتلاف دست یافت. حتی یافته‌اند که وقتی اتلاف از «سطح بحرانی» بالاتر می‌رود،
توان شارژ برای مدت کوتاهی جهش می‌کند—برداشتی متفاوت از نگاه رایج که اتلاف را صرفاً زیان‌بار می‌دانست.

پژوهشگران می‌گویند این بینش‌ها می‌تواند به ساخت ذخیره‌سازهای میکرو/نانو کارآمد و همچنین زیرسیستم‌های انرژی برای
دستگاه‌های کوانتومی عملی کمک کند؛ اما مسیر از نظریه تا کاربرد صنعتی، نیازمند کار آزمایشگاهی گسترده و مهندسی سامانه‌ای است.

در یک نگاه