Иногда научные прорывы рождаются из неожиданных поворотов. Группа под руководством Оскара Дальстена, доцента кафедры физики Городского университета Гонконга, ставила цель доказать теоретическое ограничение, но вместо этого обнаружила квантовое решение. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.

Энергия из природных источников часто сопровождается энтропией - мерой хаоса и случайности. Из-за этого её трудно превратить в предсказуемую мощность для зарядки аккумуляторов и работы электроники.

Исследование показывает, что особенность квантовой теории, известная как неединственность разложения смешанных состояний, может обеспечить детерминированный сбор энергии. Простыми словами, энергия передаётся от источника к накопителю без сопутствующей передачи энтропии.

Ключевая идея: квантовый накопитель можно зарядить несколькими способами, соответствующими разным промежуточным состояниям суперпозиции - состоянию, в котором система как бы находится сразу в нескольких вариантах. Если источник вызывает у накопителя одно из таких переходов, конечное состояние с уверенностью окажется заряженным. Это указывает на возможный механизм предсказуемой передачи энергии без переноса энтропии.

"Сначала мы хотели показать, что такой протокол может быть невозможен. К нашему удивлению, усилия привели к квантовому решению, которое обеспечивает именно ту детерминированную передачу энергии, которую мы искали", - сказал Дальстен.

Предложенная теоретическая основа описывает преобразование энергии окружающей среды в полезную мощность с минимальными потерями. В перспективе это может снизить потери обычных выпрямителей переменного тока в постоянный и питать устройства интернета вещей, носимую электронику, датчики умных городов и аппаратуру 6G от окружающих источников.

Пока речь идёт о теоретической работе, а не о готовых устройствах. Тем не менее авторы видят в ней возможный путь к будущим технологиям малой мощности.

Источник: Phys.org