Ingrid Fadelli , Phys.org

Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriQB sxeminin sxematik təsviri. Almazın azot-vakansiya mərkəzinin elektron fırlanması QB kimi çıxış edir. Onun 13C nüvələrinin ətrafdakı spin vannası ilə qarşılıqlı əlaqəsi onun öz-özünə boşalması ilə nəticələnir. Elektronlar və 14N arasındakı yüksək incə qarşılıqlı təsirlər bir tərəfdən öz-özünə boşalmanı azalda bilər və digər tərəfdən QB-nin ardıcıl çıxarıla bilən işini maksimum dərəcədə artıra bilər. Kredit: Jun-Hong An.

Kvant batareyaları (QBs) klassik batareyalara alternativ ola biləcək, potensial olaraq daha sürətli doldurulan və daha çox enerjinin çıxarılmasına imkan verən enerji saxlama cihazlarıdır. Mövcud batareyalardan fərqli olaraq, bu batareyalar dolaşma və superpozisiya kimi kvant mexanikasına əsaslanan təsirlərdən istifadə edir.

Verdikləri vədlərə baxmayaraq, QB-lər hələ də optimal performansa çata bilməyiblər, çünki qismən eyni vaxtda dekoherensliyə meyllidirlər. Bu, sistem və onu əhatə edən mühit arasında qarşılıqlı təsir nəticəsində yaranan uyğunluq itkisidir (yəni, kvant sistemlərinin çoxsaylı vəziyyətlərin superpozisiyasında mövcud olma qabiliyyəti).

Dekoherens QB-lərin öz-özünə boşalmasına və ya başqa sözlə, saxladıqları enerjini kortəbii olaraq buraxmağa başlamasına səbəb olur. Bu öz-özünə boşalma prosesi indiyə qədər batareyaların praktik tətbiqinə mane olub.

Hubei Universiteti, Dəqiq Ölçmə Elmi və Texnologiyası üzrə İnnovasiya Akademiyası, Çin Elmlər Akademiyası və Lanzhou Universitetinin tədqiqatçıları bu yaxınlarda kvant batareyalarında öz-özünə boşalmanı azalda biləcək yeni bir sxem təqdim etdilər. Onların Physical Review Letters- də dərc olunmuş məqaləsi almazdakı qüsurun, xüsusilə azot-vakansiya mərkəzinin enerji saxlamaq üçün vasitə kimi xidmət etdiyi yeni QB dizaynını təqdim edir.

” Klassik fizikanın təyin etdiyi cihazların müxtəlif performans məhdudiyyətlərini aradan qaldırmaq üçün kvant resurslarından istifadə edən kvant-texnologiya inqilabı davam edir ” deyə məqalənin baş müəllifi Jun-Hong An Phys.org-a bildirib.

“Kvant texnologiyaları inkişaf etdikcə və daha geniş istifadə olunduqca, insanlar məlumatı aşkar etmək, emal etmək və təhlükəsizliyini təmin etməkdə yaxşılaşır. “İnformasiya” ilə yanaşı, kvant texnologiyaları getdikcə “enerji” mövzusuna diqqət yetirir. Bu, kvant termodinamika sahəsinin yaranmasına səbəb oldu”.

Keçmiş nəzəri tədqiqatlar göstərir ki, QB-lər klassik həmkarları ilə müqayisədə nəzərəçarpacaq üstünlüklərə malik ola bilər. Ən əsası, onlar kvant effektləri və xüsusi atom miqyaslı aşağıdan yuxarı istehsal üsulları ilə təmin edilən daha güclü doldurma gücü, daha yüksək doldurma qabiliyyəti və daha böyük çıxarıla bilən iş nümayiş etdirə bilər.

“QB-lərin praktiki həyata keçirilməsi və tətbiqi iki əsas problemlə üzləşir” dedi An. “Biri, doldurma prosesi zamanı dekoherensiyanın pozulması nəticəsində yaranan yüklənmə səmərəliliyinin aşağı düşməsidir. Digəri, saxlama prosesi zamanı dekoherensiyanın səbəb olduğu, öz-özünə boşalma adlanan kortəbii enerji itkisidir. Ona görə də bu çətinliklərin öhdəsindən necə gəlmək QB-lər sahəsində əsas məsələdir”.QB sxeminin sxematik təsviri. Almazın azot-vakansiya mərkəzinin elektron fırlanması QB kimi çıxış edir. Onun 13C nüvələrinin ətrafdakı spin vannası ilə qarşılıqlı əlaqəsi onun öz-özünə boşalması ilə nəticələnir. Elektronlar və 14N arasındakı yüksək incə qarşılıqlı təsirlər bir tərəfdən öz-özünə boşalmanı azalda bilər və digər tərəfdən QB-nin ardıcıl çıxarıla bilən işini maksimum dərəcədə artıra bilər. Kredit: Wan-Lu Song.

2024-cü ildə nəşr olunan daha əvvəlki bir məqalədə tədqiqatçılar QB-lərin ilk ümumi çatışmazlığını, yəni onların doldurma səmərəliliyinin aşağı düşməsini yeni hazırlanmış yaşlanma əleyhinə və simsiz enerji doldurma protokolundan istifadə edərək aradan qaldırmağa çalışdılar. Bu əvvəlki sənədə əsaslanaraq, onlar indi bir çox əvvəllər hazırlanmış QB-lərdə müşahidə olunan özünü boşaltma proseslərini də yumşaltmağa başladılar.

“QB-lərin öz-özünə boşaldılmasının qarşısını almaq üçün bir neçə sxem təklif edilmişdir, lakin onlar kvant şarj cihazı tələb edir” dedi An. “Lakin, şarj cihazı ilə batareyanın dolaşıqlığı QB-lərin erqotropiyasını azaldacaq. Bu sxemlərdən fərqli olaraq, biz paradiqmanı dəyişdirən bir həll təklif edirik: azot-vakansiya (NV) almaz mərkəzinə əsaslanan QB, şarj cihazının müdaxiləsi olmadan öz-özünə boşalmanı mahiyyətcə yatırır. QB elektron fırlanma mərkəzidir.”

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Maraqlıdır ki, tədqiqatçılar onların QB tərəfindən saxlanılan koherent enerjinin (yəni, koherent erqotropiya) saxlama prosesi zamanı qeyri-koherent enerjidən daha yavaş parçalandığını müşahidə etdilər. Bu müşahidədən ilhamlanaraq, koherent erqotropiyanın batareyanın saxladığı ümumi erqotropiya nisbətini artırmaqla batareyalarının özünü boşalmaya qarşı möhkəmliyini artıra biləcək bir mexanizm müəyyən etdilər.

“NV mərkəzindəki QB sxemimizin əsas üstünlüyü ondan ibarətdir ki, elektron və ¹⁴ N nüvəsi arasında digər platformalarda olmayan unikal hiperincə qarşılıqlı əlaqə bizə bu nisbəti ardıcıl olaraq optimallaşdırmağa imkan verir” dedi An. “Bu, NV mərkəzindəki QB sxemimizin əvəzolunmaz xüsusiyyətidir. Bu əvəzedilməzlik bizə bir tərəfdən öz-özünə boşalmanı azaltmaq, digər tərəfdən isə çıxarıla bilən işi maksimum dərəcədə artırmaq imkanı verir.”

İlkin sınaqlarda An və onun həmkarları tərəfindən təqdim edilən QB-nin keçmişdə yaratdıqları QB-lərə nisbətən dekoherensiyanın səbəb olduğu öz-özünə boşalmaya daha az meylli olduğu müəyyən edildi. Qeyd edək ki, onların məqaləsi həmçinin gələcək tədqiqatlarda digər komandalar tərəfindən istifadə oluna bilən açıq kvant sistemlərində işin çıxarılması üçün perspektivli eksperimental platforma təqdim edir.

“Tədqiqatımızın bir hissəsi olaraq biz bərk cisim platformasını sürətlə inkişaf edən kvant termodinamika sahəsi ilə inteqrasiya etdik” dedi An. “Buna görə də nəzəri anlayışı eksperimental olaraq həyata keçirilə bilən NV-mərkəz sistemi ilə birləşdirərək, biz kvantla gücləndirilmiş enerji cihazlarının reallaşdırılması istiqamətində qəti addım təqdim edirik. Gözlənilir ki, NV mərkəzi sistemində erqotropiyanın müşahidə edilməsində son eksperimental sıçrayışla yaxından uyğunlaşaraq , bizim işimiz NV mərkəzinin inkişafına təkan verəcəkdir.”

Bu tədqiqatçılar komandasının son işi real dünya şəraitində etibarlı şəkildə tətbiq oluna bilən daha davamlı QB-lərin inkişafı üçün yeni imkanlar açır. Növbəti tədqiqatlarının bir hissəsi olaraq, An və həmkarları akkumulyatorlarının miqyasını təkmilləşdirməyi və gələcək təcrübələrdə onun performansını sınaqdan keçirməyi planlaşdırırlar.

“Daha dəqiq desək, biz özünü boşaldan-immunitetlə işləyən çoxbədənli QB modelini inkişaf etdirməyi planlaşdırırıq” dedi An. “Bu, bizə öz-özünə boşaldılan yumşaldılmış QB-də doldurma gücünü, doldurma qabiliyyətini və çıxarıla bilən işi artırmaq üçün kvant qarışmasının üstünlüklərindən səmərəli şəkildə istifadə etməyə imkan verə bilər.”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış , Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmiş və Endryu Zinin tərəfindən yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu hesabat sizin üçün əhəmiyyət kəsb edirsə, lütfən, ianə (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Siz təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Daha çox məlumat: Wan-Lu Song və başqaları, Öz-özünə boşaldılan Yüngülləşdirilmiş Kvant Batareyası, Fiziki Baxış Məktubları (2025). DOI: 10.1103/d9k1-75d4 .

Jurnal məlumatı: Fiziki baxış məktubları 

© 2025 Science X Network