Süperiletken kübitlerle yapılan bir deney, kuantum pillerle çalıştırılmaları durumunda kuantum cihazlarının enerji açısından daha az maliyetli olup olmayacağının belirlenmesine kapıyı açıyor
Bir kuantum bilgisayar içinde bir kuantum pil oluşturuldu; bu, bu tür pillerin gelecekteki kuantum teknolojilerine güç sağlamada bir rol oynayıp oynamayacağını belirlemenin ilk adımı oldu.
Geleneksel piller, bileşenleri elektrokimyasal reaksiyonlara maruz kaldığı için enerji depolar, ancak kuantum piller, kuantum durumlarında değişikliklere uğrayan kuantum bitlerine veya kübitlere dayanır. Bazı çalışmalar, kuantumdan bu şekilde yararlanmanın daha hızlı şarjla sonuçlanabileceğini gösterdi, ancak kuantum pillerin pratikliği ve kullanışlılığı hala açık sorular olarak kalıyor.
Çin’deki Hefei Ulusal Laboratuvarı’ndan Dian Tan, “Gelecekteki birçok kuantum teknolojisinin pillerin kuantum versiyonlarına ihtiyacı olacak” diyor. “Kuantum hesaplama, iletişim ve algılamanın geliştirilmesinde önemli ilerlemeler kaydedilmiş olsa da, bu kuantum sistemleri için enerji depolama mekanizmaları tam olarak araştırılmadı.”
Tan ve meslektaşları, her biri mikrodalgalarla kontrol edebildikleri küçük süper iletken devrelerden yapılmış 12 kübit kullanarak bir pil ürettiler. Her kübit bir pil hücresi görevi görüyor ve aynı zamanda en yakın komşularıyla da etkileşime giriyor.
Araştırmacılar bu etkileşimleri kontrol edebildiklerinden iki farklı şarj protokolüyle deneyler yaptılar. Biri geleneksel veya klasik pillerin nasıl şarj edildiğini taklit etti, dolayısıyla bu kuantum etkileşimlerini kullanmadı, ancak diğer protokol bunu kullanıyordu. Ekip, kübitler arasındaki kuantum etkileşimlerinin kullanılmasının, pilin ortalama olarak daha fazla güce daha hızlı bir şekilde ulaşmasını sağladığını buldu.
İspanya Ulusal Araştırma Konseyi’nden ekip üyesi Alan Santos, “Kuantum pil, klasik şarj gücünün iki katına kadar maksimum güce ulaşıyor” diyor. Bunun, her kübitin yalnızca en yakın komşusuyla etkileşime girmesiyle işe yaramasının önemli olduğunu söylüyor çünkü bu, süper iletken kuantum bilgisayarlar için standarttır ve bu avantajlı etkileşimlerden daha fazlasını tasarlamak pratikte zor olacaktır.
Avustralya’daki Commonwealth Bilimsel ve Endüstriyel Araştırma Örgütü’nden James Quach, şimdiye kadar kuantum pil şarj deneylerinde mevcut bir kuantum cihazının bileşenleri yerine moleküllerin kullanıldığını söylüyor. Quach ve meslektaşları daha önce kuantum pillerle çalışan kuantum bilgisayarların daha verimli olabileceğini ve daha büyük hale getirilmesinin daha kolay olabileceğini, bunun da onları daha güçlü hale getirebileceğini teorileştirmişti. “Bu, yakın zamanda önerdiğimiz teorik bir fikirdi, ancak yeni çalışma gerçekten gelecekteki kuantum bilgisayarlara güç sağlamak için temel olarak kullanılabilir” diyor.
Ancak Çek Cumhuriyeti’ndeki Charles Üniversitesi’nden Dominik Šafránek, geleneksel ve kuantum piller arasında kesin karşılaştırmalar yapmanın zor olduğunu söylüyor. Ona göre, ölçülen kuantum pil avantajlarını kesin olarak kullanışlı cihazlara dönüştürmenin şu anda açık bir yolu yok.
Singapur Teknoloji ve Tasarım Üniversitesi’nden Kavan Modi, ekibinin matematiksel çalışmasının, yalnızca en yakın komşularıyla etkileşime giren kübitler için yalnızca mütevazı şarj avantajları olabileceğini gösterdiğini ve bunların, gürültü veya yavaş kübit kontrolü gibi gerçek hayattaki kuantum bilgisayarların diğer özellikleri tarafından kolayca iptal edilebileceğini gösterdiğini söylüyor.
Modi, aynı zamanda, kuantum bilgisayarların enerji açısından geleneksel bilgisayarlardan çok daha maliyetli hale gelebileceğini, dolayısıyla çok büyük kuantum bilgisayarlar inşa edeceksek enerjinin bunların içinde nasıl taşınabileceğini araştırmak bir zorunluluk haline gelebileceğini söylüyor.
Tan, ekibinin kuantum pili için ideal kullanım durumu olarak kuantum bilgisayarları gibi kuantum teknolojileri için enerji depolamayı gördüğünü söylüyor. Araştırmacılar artık pillerini kubit tabanlı bir kuantum ısı motoruyla birleştirmek istiyorlar; bu motor, daha sonra pilde depolanabilecek enerjiyi bir kuantum bilgisayarında üretecek.
