Запутывание квантовых батареек делает их практически идеальными

В последние несколько лет в научной литературе активно обсуждается возможность создания так называемых квантовых батареек — наноразмерных объектов, способных запасать энергию для последующего использования.

С фундаментальной точки зрения проблема их создания интересна тем, что вообще говоря термодинамика таких систем может значительно отличаться от термодинамики классических систем. Так, например, уже довольно давно было показано, что существуют так называемые пассивные квантовые состояния, в которых система не может быть использована для получения полезной работы, то есть из неё нельзя извлечь запасённую энергию путём воздействия внешними полями.

Так вот, на днях в arxiv.org появилась интересная статья, в которой утверждается, что если у вас не одна система в пассивном состоянии, а несколько, то запутав их, вы можете извлечь полезную работу.

Более того, чем больше таких систем вы запутаете, тем больше энергии получите с каждого её члена. А в пределе бесконечно большого количества запутанных систем количество потенциально извлекаемой энергии асимптотически приближается к термодинамическому пределу — так называемой свободной энергии — то есть батарейки становятся, фактически, идеальными.

Зависимость энергии, приходящейся на каждую запутанную систему в пассивном квантовом состоянии, от количества запутанных систем.
Зависимость энергии, приходящейся на каждую запутанную систему в пассивном квантовом состоянии, от количества запутанных систем.

Интересно провести здесь аналогию с процессом фотосинтеза в растениях. Он удивителен как раз тем, что передача энергии в нём от одной молекулярной структуры другой происходит практически со 100%-ной эффективностью — и природа такой эффективности до сих пор не ясна. А не так давно был показан существенно квантовый характер некоторых из его этапов.

Конечно, опубликованная работа является чисто теоретической и не учитывает многие факторы, которые могут осложнить демонстрацию полученных результатов в эксперименте, но, как показывает практика, технические сложности часто решаемы.

Кстати, вы знали, что в квантовом мире разоблачить невежество сложнее, чем в классическом?


Источник: Entanglement Makes Quantum Batteries Almost Perfect, Say Theorists // The Physics arXiv Blog

comments powered by Disqus