Powering kvantecomputere med kvantebatterier ville reducere den energi, der er nødvendig til afkøling og gøre det muligt for maskiner at pakke flere qubits
Kvantbatterier har teoretisk spændende egenskaber
At tilslutte en kvantecomputer til et kvantebatteri kunne gøre det meget mere energieffektivt og gøre det muligt for maskiner at pakke mere behandlingskraft i det samme fysiske rum.
Kvantbatterier, som almindelige batterier, kan opbevare energi for at give strøm, men snarere end at bruge elektrokemiske reaktioner, er de bygget af kvantebits eller qubits, der kan udtrække energi fra kvanteprocesser, som sammenfiltring. Mens de har fordelen ved at opkræve meget hurtigere end almindelige enheder, har forskere kæmpet for at opbygge arbejdseksempler eller finde praktiske anvendelser til dem.
Nu har James Quach i Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization i Australien og hans kolleger fundet, at kvantebatterier kunne bruges til at drive kvantecomputere, mens de genererer langt mindre varme end de nuværende strømforsyninger.
De fleste kvantecomputere drives og kontrolleres med ledninger, der er afkølet til ekstremt lave temperaturer for at undgå at forstyrre de delikate kvantetilstande, der blev brugt til beregning. Dette kræver store, komplekse ledningssystemer, der genererer store mængder varme.
Quach og hans team fandt, at det at drive en kvantecomputer med et internt kvantebatteri ville betyde, at nogle af disse eksterne ledninger kunne fjernes, hvilket kræver langt mindre køling.
I en standard kvantecomputer har hver qubit mindst to eksterne kabler, kendt som drevlinjen og fluxlinjen. ”Ved at have et internt kvantebatteri kan vi fjerne drevlinjen ud af arkitekturen, og det er den betydelige energibesparelse,” siger Quach. ”Fordi vi kan spare energi med hensyn til den mængde afkøling, vi har brug for at have pr. Qubit, kan vi have flere qubits.”
Quach og hans team viste, at teoretisk set en kvantecomputer, der er tilsluttet et kvantebatteri, kunne udføre de typer beregningsvirksomheder, der er nødvendige for kvantealgoritmer, og simuleret kørsel af en kvanteoperation med denne opsætning.
”Det gør ideen om kvantebatterier meget mere praktisk nu,” siger Steve Campbell ved University College Dublin i Irland.
”Vi er stadig lidt væk fra, at du virkelig har brug for at bekymre sig massivt om den energiske effektivitet af kvanteenheder, men der har for nylig været et skift i samfundet til at tænke (det), hvis du ønsker, at kvanteenheder skal være skalerbare, er vi nødt til at gøre dem så effektive som muligt,” siger Campbell. “Virkeligheden er, at ingen kvanteenhed vil være nyttig, hvis det koster en gargantuansk mængde energi for at holde systemet afkølet.”