البطارية الكمومية

تستخدم بطارية ديك الكمومية نموذج ديك لتخزين الطاقة. وقد طُرحت هذه البطارية لأول مرة نظراً لارتباطها بالانبعاث الفائق الإشعاع وجدواها العملية.

يصف نموذج ديك التفاعل الجماعي لمجموعة من N ذرة ثنائية المستوى (TLSs) مع نمط واحد من مجال التجويف. تتكون التجاويف عادةً من مرآتين أو أكثر تعكس الضوء ذهابًا وإيابًا، مما يخلق موجة مستقرة من الإشعاع الكهرومغناطيسي ، بترددات تحددها هندسة التجويف.

${\displaystyle H_{\text{Dicke}}=\omega _{c}{\hat {a}}^{\dagger }{\hat {a}}+\omega _{0}\sum _{i=1}^{N}{\hat {\sigma }}i^{z}+g\sum _{i=1}^{N}{\hat {\sigma }}_{i}^{x}\left({\hat {a}}^{\dagger }+{\hat {a}}\right)}$

يصف الحد الأول طاقة الفوتونات. ويصف الحد الثاني طاقة الكيوبتات. أما الحد الثالث فيصف التفاعل بين الفوتونات والكيوبتات.${\displaystyle g}$يمثل معامل الاقتران. بدا هذا النموذج في البداية وكأنه يُظهر أن متوسط ​​قدرة الشحن يتناسب بشكل كبير للغاية:${\displaystyle \langle P\rangle _{t}\propto N^{3/2}}$ومع ذلك، فإن هذا الهاميلتوني غير محدد جيدًا في الحد الديناميكي الحراري (${\displaystyle N\to \infty ,V\to \infty }$مع الحفاظ على${\displaystyle N/V}$ثابت).

لإصلاح هذا، من الضروري استبدال ما يلي:${\displaystyle g\to g_{\text{TD}}={\frac {g}{\sqrt {N}}}}$وبذلك، وجد العلماء أن هذه البطارية لا توفر أي ميزة كمية.

The SYK quantum battery uses the Sachdev–Ye–Kitaev model to store energy. This battery uses the direct charging protocol:${\displaystyle H_{B}(t)=H_{B}^{(0)}+\lambda (t)\left(H_{B}^{(1)}-H_{B}^{(0)}\right)}$ where

• ${\displaystyle H_{B}^{(0)}=\sum _{i=0}^{N}\omega _{0}{\hat {\sigma }}_{i}^{y}}$ is the battery hamiltonian
• ${\displaystyle H_{B}^{(1)}=\sum _{i,j,k,l=1}^{N}J_{i,j,k,l}{\hat {c}}_{i}^{\dagger }{\hat {c}}_{j}^{\dagger }{\hat {c}}_{k}{\hat {c}}_{l}}$ is the interaction hamiltonian.

This is the first many-body model that shows a super extensive charging power. ${\displaystyle \langle P\rangle _{t}\propto N^{3/2}}$