Зарядка за секунды: как квантовые батареи нарушают причинно-следственные связи

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Рассуждения | Оффтопик

Мы привыкли к тому, что все в нашей жизни имеет свою логику и последовательность. Если мы нажимаем на кнопку, то включается свет. Если мы подсоединяем смартфон к розетке, то его батарея начинает наполняться. Но в мире квантов, где господствуют элементарные частицы, эти правила не всегда соблюдаются. Благодаря этому квантовые батареи могут заряжаться гораздо эффективнее, чем обычные.

Автор: Bing image creator

Квантовые батареи — это новый тип устройств, которые используют квантовые эффекты для хранения и передачи энергии. Одним из таких эффектов является квантовая спутанность, когда две или больше частиц находятся в таком состоянии, что их характеристики зависят друг от друга, даже если они находятся на большом расстоянии друг от друга. Это значит, что изменение одной частицы моментально отражается на другой, без какой-либо очевидной причины.

Именно благодаря этому квантовые батареи могут заряжаться быстрее, чем традиционные. Потому что в квантовой батарее энергия не хранится в индивидуальных частицах, а в их общем состоянии, которое может быть изменено с помощью лазера или другого источника света. Чем больше частиц в батарее, тем больше вариантов состояний и тем больше энергии можно в нее ввести. Но при этом время зарядки не растет, а наоборот, сокращается, так как все частицы действуют едино, как один организм.

Такая батарея может заряжаться не только быстрее, но и лучше, чем обычная. В традиционной батарее энергия теряется из-за теплового излучения и химических процессов. В квантовой батарее таких потерь нет, так как энергия хранится в квантовых состояниях, которые не поддаются внешним вмешательствам. Кроме того, квантовая батарея может быть использована не только для хранения, но и для передачи энергии на дальние расстояния без потерь, благодаря квантовой спутанности.

Конечно, квантовые батареи пока что существуют только в теории и на уровне лабораторных опытов. Но недавно ученые из Австралии и Италии продемонстрировали принцип суперпоглощения, который лежит в основе квантовых батарей. Они создали несколько микроскопических полостей, заполненных разным количеством органических молекул, и заряжали их лазером. Оказалось, что чем больше молекул в полости, тем быстрее она заряжалась, подтверждая теоретические расчеты.

Автор: Bing image creator

Это открывает возможности для создания реальных квантовых батарей, которые могут изменить ситуацию в энергетике и технологии. Представьте себе, что вы можете зарядить свой смартфон или ноутбук за секунды, или что ваш электромобиль может ездить без остановки на заправку. Или что вы можете получать энергию от солнца или ветра без потерь и хранить ее на неограниченный срок. Все это может стать реальностью благодаря квантовым батареям, которые меняют правила игры в энергетике.

35 комментариев

S
Представьте себе что вам на счет падает миллион из-за квантовой запутанности банковских служащих.
Представьте себе как вы послали босса на квантовый хер и улетели на Карибы.
Представили? А теперь просыпайтесь и идите на работу.
М
На какую работу? Сегодня суббота.
K
Не у всех пятидневка.
118374967714880831849@google
Так запутанность же. Квантовая! И выходные и работа сразу. Квантовое будущее, мать его.
A
Осталась «мелочь» — сделать это все для электромобиля или хотя бы для смартфона.
Что-то слишком много спекуляций пошло о квантовой запутанности…
R
1. объяснения, как это работает, слишком запутанны; 2. из п.1 следует, что у этих исследований могут быть огромные перспективы; 3. с учётом п. 1 и 2 гранты под кванты выдают на ура, что и требуется.
A
Потом появится физик калибра Паули и объяснит, что происходит. Напомню, как он объяснил, что в бета-распаде нейтрона никакого нарушения закона сохранения энергии нет — просто есть новая частица.
118374967714880831849@google
Ну, ещё годиков сто, и всё будет.
P
Ну да, как зарядится за секунду, так и разрядится в ноль за одну секунду. И виновата будет только квантовая неопределенность
M
Квантовая запутанность и квантовая телепортация — это просто красивые названия для описания того факта, что не смотря на распределенность квантовых систем и случайный характер измерений в квантовой механике, она все равно жестко подчиняется законам сохранения. Это как «принцип суперпозиции», который является просто красивым синонимом распределенной системы. Жесткое подчинение законам сохранения означает, что между измерением, проведенным над всей системой в целом, и измерением ее отдельных частей — не должно быть разницы. Квантовая система не состоит из отдельных частиц. Частицы являются лишь ее измеримыми проявлениями. Это как взять мультиметр, который показывает только 3 значащие цифры, и померить напряжение на разных участках последовательной цепи на пределе 1000В, когда цепь питается от батареи 9В, так что мультиметр будет показывать только целые части напряжений. И представьте просто, что 1В — это одна частица. Так вот. Тут должен выполняться закон, в соответствии с которым суммарное напряжение все равно должно быть равно 9В. Оно просто как то распределяется между участками цепи. И представьте, что в деле замешан некий белый дизеринг-шум, из за которого сопротивления участков цепи испытывают случайные колебания, так что напряжения на них колеблется, но оставаясь при этом в сумме все равно равным 9В. Просто основной парадокс квантовой механики заключается в том, что когда мы производим измерение, система не просто обнаруживается в некотором состоянии. Она в это состояние переходит. Т.е. мы как бы фиксируем результат. Фиксируем сопротивление этого участка цепи. Оно перестает случайно колебаться. Так что что получилось в результате измерения, то останется навсегда. А остальные участки цепи получат только то, что осталось. Причем это происходит мгновенно. Т.е. нет никакого переходного процесса, в течении которого система могла бы находится в некотором промежуточном состоянии. Вот так примерно работает квантовая механика. Я о чем? О том, что в квантовой механике нет никакой особой уличной магии. Так что абузя ее нельзя обмануть законы физики. Например законы сохранения. Можно попробовать каким то неимоверным образом перекачать энергию из зарядки в телефон при помощи квантовой запутанности. Но все равно эту систему телефон-зарядка этой энергией нужно сначала накачать. А на это все равно нужно время.
A
Так господа и накачивали что-то там лазером. А в лазер надо подать энергию, да еще кпд лазера — несколько процентов.
M
Важно понимать одну вещь. Квантовая механика не лучше обычной из за наличия там какой-то особой уличной магии. Квантовая механика лучше только потому, что она более миниатюрная. То, что у нас в классической физике происходит с макроскопическими объектами — там происходит с отдельными атомами. В остальном же это просто волновая физика с неточными измерениями. Мы пытаемся мерить интенсивность проекции волны на некое состояние, но результат имеет неустранимую неточность. Он: 1) Из за неустранимой неточности кратен целому числу неких порций 2) Из за неустранимых флюктуаций он получается случайным. Единственный парадокс, который отличает квантовую механику от обычной волновой физики — та самая квантовая запутанность. Система остается единым целым, даже когда ее части находятся на большом расстоянии друг от друга. Это не укладывается в нашу теорию о близкодействии, которая собственно и является фундаментом теории поля. Возможно тут замешаны какие-то явления, которые находятся вне нашей привычной физики. Мы находимся как бы внутри этого квантового мира и не можем увидеть, что творится снаружи. Но возможно, что мы просто что то не учитываем и до сих пор по инерции пользуемся понятиями, заложенными еще в 20х годах прошлого века, т.е. как никак 100 лет назад. Кто то проверял теорию триггера? Прикол то в чем. Если взять измерение системы из двух частиц, то мы всегда берем за точку отсчета обнаружение одной из них. А что если они не обнаруживаются, пока система не устаканится? Что если на это все таки требуется конечное время? Кто то мерил хотя бы среднюю задержку обнаружения запутанных частиц в зависимости от расстояния между ними? Я что то не слышал о таких опытах. Все пилят бабло на сжигании кучи электроэнергии на коллайдере.
A
На коллайдере, по крайней мере все видно. Вот тебе летят струи частиц, оставляют следы, по закручиванию в магнитном поле определяем заряд, по длине трека — энергию и т.д. Потом сравниваем с тем, что насчитали теоретики.
А тут надо синхронизировать часы с высокой точностью, оценивать разного сорта погрешности и многое другое. Это сложнее, чем сделать многотонное кольцо со сверхпроводящими магнитами.
M
Я понимаю, что мы до сих пор не можем «посмотреть» на поведение каждой частицы в отдельности и что чаще всего данные в квантовой механике являются больше статистическими. Но вот зря никто не двигается в этом направлении. Теория триггера — это очень простой способ объяснить квантовую запутанность. Допустим у нас есть два состояния и в каждом из них находится в квантовой суперпозиции 1/2 частицы. Чтобы измерительный прибор сработал, 1/2 частицы не достаточно. Потому начинается процесс засасывания частицы в одно из состояний. В момент, когда частица оказалась в одной из состояний целиком — прибор срабатывает. Именно это является главной проблемой квантовой механики. Мы можем зафиксировать, когда частица улавливается детектором, но не можем точно определить момент, когда она была рождена. А это важно. Прикол в том, что на маленьком расстоянии этот эффект почти не проявляется, а потому мы могли его просто не заметить. Но на большом расстоянии может возникнуть эффект задержки срабатывания детектора из за того, что системе частиц требуется больше время на то, чтобы устаканить свое состояние. Гладишь, и вообще не понадобится никакая особая квантовая магия, а все можно будет объяснить обычной волновой физикой.
A
Собственно, ускоритель и работает этим «микроскопом». Все эти сечения рассеяния в пикобарнах (10^-36 кв.см) — как раз и соответствуют тем самым малым расстояниям, на которых проявляются все те кварки, глюоны и прочая хрень, которая обычно существует в виде виртуальных частиц.
1
Верю. Но на счет запутанности, это похоже на какое-то логическое заблуждение общественности. Связь между запутанными частицами виртуальная а не реальная. Никакая информация о состоянии у них не передаётся на расстояние. Соответственно нет и никакого взаимодействия между спутанными частицами. Это просто набор заблуждений в не чётких формулах.
m
Это значит, что изменение одной частицы моментально отражается на другой, без какой-либо очевидной причины.
разве изменение состояния одной частицы — не является причиной? Почему?
так как энергия хранится в квантовых состояниях, которые не поддаются внешним вмешательствам.
ну прям, неподвержена…
m
ЗЫ а ионистор, что долго заряжается?
100583773068658794074@google
Опять новые открытия что-то нарушают. Они не нарушают, они меняют наши представления. Если что-то нам кажется нарушенным, значит мы просто не знали как на самом деле обстоит тот или иной процесс. Пишите правильные заголовки.
А
В статье нет никакого объяснения абсолютно идиотского тезиса «нарушается закон причинности». Да и вообще, написана полная ересь, фантазии первокурсника, который недавно услышал о квантовой запутанности и пытается напридумывать технологий на основе этого, даже не пытаясь разобраться в вопросе. Какая к чёрту передача энергии без потерь на расстоянии, если даже информацию передать не факт, что получится? Как собрать миллионы запутанных квантов в устойчивую систему? Что за мифическое «хранение энергии в квантовых состояниях», почему вдруг передача энергии той самой фэнтези-системе запутанных квантов будет проходить без потерь? Как вы вообще себе предоставляете источник питания на запутанных квантах: в смартфоне стоит аккумулятор, где-то в лаборатории его полный клон заряжается, а вместе с ним заряжается и аккумулятор смартфона? Даже если бы это было возможно, нужно вдвое больше источников питания, что нецелесообразно если не по экономическим причинам, то хотя бы по причине удвоения объёма комплектующих. Или мы будем покупать два устройства, в которых аккумуляторы связаны? Или, может, с каким-то рандомом квантово запутаемся? Разряжаться аккумуляторы ведь тоже будут вместе.
Можно уже дилетантов-фантазёров не допускать до написания статей?
102976506796884933242@google
Первоисточник информации — https://www.newscientist.com/article/mg25534030-800-quantum-batteries-strange-technology-that-could-provide-instant-power/
Можешь пойти и рассказать им, что их ученые не ученые. Они тебя наверняка выслушают, согласятся и поблагодарят. Мне ты зачем это пишешь?
А
Бездумно перепечатывать чужой материал – тоже тупость, тебе так не кажется? Чего ради ты откуда-то стянул «новость» сюда, даже не попытавшись разобраться? Просто для количества? Тогда ты из тех самых порицаемых недожурналюг, типа челиксов с CyberSport, которые лишь бы какую хрень постят.
И
Дык это ж из курсовой работы студента 3 курса энергетического колледжа.
102976506796884933242@google
Ну конечно — все дилетанты и раздолбаи) Вот если бы ты умел, то ты бы ТАКУЮ статью написал, что все бы в шоке были) Правильно?
А
По крайней мере, не втупую скоммуниздил бы, чтоб мама лайков наставила.
A
Я в свое время писал статьи и в нашу Ядерную физику, и в Phys.Rev. И никаких журналистов не привлекал. Хотя результат был очень даже неожиданным и занятным.
102427299617031122790@google
Закон сохранения энергии работает и в квантовых состояниях я думаю дальше все станет понятней
А
Автор в курсе что на какойто спутанный элемент повлиять невозможно и нет никакой возможности отличить спутанный элемент от неспутанного?
2933686@vkontakte
Ударьте кто-нибудь автора статьи учебником по физике, чтобы больше не писал такой бред. Полное непонимание того, о чем пишет. С помощью квантовой запутанности невозможно передать ни информацию, ни тем более энергию. А если бы это кому-то удалось, то ему бы дали Нобелевскую премию.
«Потому что в квантовой батарее энергия не хранится в индивидуальных частицах, а в их общем состоянии, которое может быть изменено с помощью лазера или другого источника света.» — Состояние системы — это больше про информацию, нежели про энергию, при изменении количества возможных состояний системы меняется ее энтропия, а не энергия. Энтропия замкнутой системы всегда увеличивается, либо остается прежней, при этом ее энергия не меняется. И энергия не может храниться в общем состоянии системы, потому что это не реальный физический объект, а ее информационная характеристика, а информация нематериальна, она по-прежнему храниться в самих частицах.
«В квантовой батарее таких потерь нет, так как энергия хранится в квантовых состояниях, которые не поддаются внешним вмешательствам.» — Что?? Квантовые состояния не поддаются внешним вмешательствам? Какая такая высшая сила защищает их от внешнего вмешательства. Квантовые состояния, в том числе состояние запутанности, — это очень хрупкая сущность, которая изменяется или разрушается при малейшем воздействии. Именно поэтому развитие квантовых компьютеров идет так медленно, очень сложно поддерживать кубиты в определенном состоянии, любое малейшее внешнее воздействие отражается на их состоянии, что ведет к постоянному появлению ошибок в вычислениях на квантовом процессоре, из-за чего приходится придумывать сложные системы коррекции ошибок.
Какие-то там мутные ученые провели какие-то мутные опыты. Вот когда напишут статью в рецензируемом научном журнале, и она пройдет проверку другими учеными, вот тогда можно будет сказать, что они что-то там придумали. А так всякие шизики на всяких своих шизосайтах тоже постоянно пишут, что они придумали вечный двигатель, доказали, что Земля плоская, построили установку с работающим холодным термоядерным синтезом у себея в гараже и т.п.
102976506796884933242@google
Без обид, но Джону Картрайту доверяю куда больше, чем Руслану Кулькову, и другим вышеотписавшимся. Ничего личного тут нет. Просто ваша ошибка в том, что вы почему-то приравниваете меня к ученым и исследователям, когда моя работа просто осветить статью для русскоговорящей части населения. Не исключено, что в моих рерайтах (ну, пересказах, грубо говоря, часть читателей наверное тоже не знают что это такое), в ходе перевода и каких-либо трансформаций с целью НЕнарушения авторского права, появляются какие-либо ошибки или неточности относительно исходного текста, но сильно на смысл они не влияют.
V
А почему не квантовая бомба сразу?

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Обзор Kromix Colibri: беспроводной микрофон-монетка для смартфонов

Беспроводные микрофоны с креплением на магнитах наконец-то доступны не только в премиум-сегменте. Kromix Colibri — яркое тому доказательство. Вдобавок при цене около 6 500 руб здесь...

Уничтожаем конский щавель в огороде: проверенные способы

Дачники знают: сорняки — это настоящее испытание для терпения и умения. Они быстро заполоняют пространство, активно размножаются и беспощадно возвращаются каждый сезон. Среди этой...

Обзор IEM наушников Star City 5 Pro от компании Rose Technics

Вот уже пять лет я ежедневно слушаю музыку через беспроводные наушники, которые обычно в самый не подходящий момент могут быть разряженными. В один из вечеров, когда наушники благополучно...

В сердце Млечного Пути: астрономы исследуют пульсары-пауки и другие загадки Terzan 5

Глубоко в сердце Млечного Пути, скрытый от невооружённого глаза межзвёздной пылью, таится Terzan 5 — объект пристального внимания астрономов. Это не просто рядовое скопление звёзд, а...

Как хранить продукты в жару

С наступлением жаркой погоды важно уделить особое внимание хранению продуктов питания. Высокие температуры способствуют быстрому размножению бактерий, что может привести к порче продуктов и пищевым...

Умные мурлыки: 5 пород кошек с высоким IQ, которые легко обучаются

В мире кошек существуют особые породы, которые не только привлекают своей миловидной внешностью, но и впечатляют своим высоким уровнем интеллекта. Эти умные питомцы не только быстро учатся, но и...