باتری کوانتومی که از درجات آزادی اسپین ذرات برای ذخیره انرژی استفاده می‌کند توسعه یافته است
یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه جنوا باتری کوانتومی اسپین، یک سیستم ذخیره‌سازی انرژی که از درجات آزادی اسپین ذرات استفاده می‌کند، را توسعه داده است.
این باتری از خواص اسپین ذرات برای ذخیره‌سازی و آزادسازی انرژی استفاده می‌کند، با یک روش شارژ متمایز که نیازی به میدان خارجی ندارد.
نظریه چندبدنی کوانتومی و فیزیک غیرتعادلی، زمینه‌های تحقیقی دائمی در گروه نظریه ماده چگال کوانتومی به رهبری مائورا ساسِتی در دانشگاه جنوا است، به گفته نویسنده ارشد داریو فرارو.
تحقیقگران برای توسعه باتری کوانتومی اسپین همکاری کرده‌اند
فرارو در توضیح داد که کار او بر روی باتری‌های کوانتومی متمرکز است—دستگاه‌های مینیاتوری که برای ذخیره انرژی با استفاده از اصول مکانیک کوانتومی طراحی شده‌اند. او فرصتی را برای پیشبرد این تحقیق از طریق پایان‌نامه کارشناسی ارشد ریکاردو گرازی مشاهده کرد.
با همکاران خود در دانشگاه جنوا، آن‌ها تحقیقات خود در مورد باتری‌های کوانتومی اسپین را به ناحیه‌ای با تعداد عناصر بسیار بیشتر گسترش دادند. این پیشرفت بر محدودیت‌هایی که قبلاً با روش‌های متعارف برای طراحی چنین باتری‌هایی مواجه بودند، غلبه کرد.
این دانشمند ایتالیایی بیشتر توضیح داد که باتری کوانتومی توسط ترکیب دو مجموعه اسپین ½، که ساده‌ترین سیستم‌های کوانتومی ممکن هستند، کار می‌کند. با تنظیم تعامل بین عناصر دو زنجیره، مانند جابجایی یکی نسبت به دیگری، انرژی می‌تواند به طور پایداری در باتری کوانتومی به دام بیفتد.
پروتکل توسعه‌یافته چندین مزیت نسبت به طراحی‌های موجود باتری کوانتومی اسپین ارائه می‌دهد، به ویژه با امکان شارژ باتری بدون تکیه بر یک میدان خارجی. علاوه بر این، نتایج اصلی کار آن‌ها شامل توسعه یک پروتکل شارژ جایگزین برای باتری‌های کوانتومی اسپین است که به تغییرات وابسته به زمان یکی از پارامترهای داخلی سیستم متکی است و همچنین توانایی مطالعه این پروتکل در سیستمی با تعداد بسیار زیادی از عناصر.
تحقیقات باتری کوانتومی می‌تواند منجر به دستگاه‌های مبتنی بر اتم‌های خنثی شود
فرارو و همکارانش پیشنهاد می‌دهند که این توسعه ممکن است امکانات جدیدی در تحقیقات باتری کوانتومی باز کند، از جمله امکان استفاده از سیستم‌هایی مانند اتم‌های خنثی که در توسعه رایانه‌های کوانتومی بزرگ‌مقیاس مهم هستند.
تیم طراحی و پروتکل شارژ جدید باتری کوانتومی اسپین را در یک سری آزمایش‌های اولیه آزمایش کرد. نتایج بسیار امیدوارکننده بود، نشان‌دهنده کارایی روش شارژ پیشنهادی که نیازی به دقت دقیق برای دستکاری باتری در زمان واقعی ندارد.
این مطالعه ممکن است منجر به توسعه باتری‌های کوانتومی حالت جامد کارآمدتر و پایدارتر شود. با تکیه بر کار قبلی خود، تیم اکنون در حال بررسی این است که چگونه عواملی مانند دما و تعاملات طولانی‌مدت بر فرآیند شارژ باتری‌های کوانتومی مختلف، از جمله مدل آیزینگ، تأثیر می‌گذارند. همانطور که فرارو اشاره کرد، هدف اصلی آن‌ها ایجاد یک چارچوب کلی است که بتواند مناسب بودن سیستم‌های مختلف برای استفاده به عنوان باتری‌های کوانتومی را ارزیابی کند.
"در حال حاضر در حال بررسی این هستیم که چگونه عواملی مانند دما و تعاملات بلند مدت بر فرآیند شارژ یک کلاس بزرگ از باتری‌های کوانتومی، که شامل مدل آیزینگ است، تأثیر می‌گذارند." محقق اشاره کرد.
