Naukowcy z Austriackiej Akademii Nauk odwrócili stan cząstki kwantowej bez jej pomiaru, co stanowi kluczowy postęp w dziedzinie informatyki kwantowej, pozwalający w rzeczywistości cofnąć się w czasie.
W codziennym rozumieniu nie jest możliwe, aby rozbita szklanka ponownie się złożyła lub aby wosk z zapalonej świecy, która już się spaliła do połowy, ponownie zestalił się i odzyskał swój pierwotny kształt. Jednak w fizyce kwantowej takie przemiany są możliwe.
Zespół Austriackiej Akademii Nauk dokonał bezprecedensowego przełomu w dziedzinie fizyki kwantowej, opracowując protokół umożliwiający cofnięcie czasu dla cząstki bez konieczności jej pomiaru i bez zmiany jej superpozycji kwantowej. Metoda ta, nazwana „przełącznikiem kwantowym”, pozwala przywrócić cząstkę kwantową do poprzedniego stanu, rodzaj „kontrolowanego przewijania”, bez utraty informacji, co ma głębokie implikacje dla rozwoju niezawodnych i wydajnych komputerów kwantowych.
Przełom kwantowy mający pośredni wpływ na mobilność elektryczną
Według naukowców protokół ten pozwala ingerować we wszystkie możliwe trajektorie i wymusić powrót cząstki do poprzedniego stanu. Chociaż zjawisko to można odtworzyć tylko w systemach dwupoziomowych i nie wiąże się ono z żadną podróżą w czasie dla obiektów świata makroskopowego, stanowi ono decydujący krok naprzód w korygowaniu błędów w obliczeniach kwantowych, ponieważ zapobiega usunięciu istniejących informacji przez błędną operację.
Chociaż odkrycie to nie ma bezpośredniego zastosowania w samochodach elektrycznych lub zrównoważonej mobilności, otwiera ono istotne możliwości technologiczne. Informatyka kwantowa, która otrzymuje impuls dzięki „przełącznikowi kwantowemu”, będzie mogła w przyszłości zoptymalizować projektowanie baterii, modelowanie systemów energetycznych i inteligentne zarządzanie sieciami ładowania elektrycznego.
W przyszłości, gdy algorytmy kwantowe umożliwią symulację zaawansowanych materiałów lub przewidywanie zachowania ładunków baterii w czasie rzeczywistym, kluczowe znaczenie będzie miało posiadanie bardziej stabilnych i mniej podatnych na błędy systemów. Ten rodzaj obliczeń ułatwi na przykład planowanie ultra wydajnych tras ładowania pojazdów elektrycznych, dynamiczne dostosowywanie zapotrzebowania w inteligentnych sieciach lub projektowanie ogniw o większej gęstości energetycznej przy użyciu precyzyjnych symulacji kwantowych.
Kluczowy aspekt Znaczenie
Postęp techniczny Umożliwia odwrócenie stanu cząstki bez niszczenia superpozycji.
Wpływ naukowy Poprawia stabilność systemów kwantowych.
Obecne ograniczenia Ma zastosowanie tylko w dwupoziomowych systemach kwantowych, bez wpływu makroskopowego.
Związek z przyszłą mobilnością elektryczną Wzmocnienie algorytmów kwantowych, które poprawiają projektowanie i wydajność baterii, sieci i zarządzania energią.
Postęp ten potwierdza kluczową ideę: choć wciąż odległy, rozwój informatyki kwantowej jest częścią planu technologicznego, który w najbliższych dziesięcioleciach zmieni mobilność elektryczną i transformację energetyczną. Nie jest to science fiction ani podróże w czasie w stylu filmowym, ale znaczący krok naukowy, który zasługuje na uwagę ze względu na swój potencjalny pośredni wpływ.
Zastosowania kwantowe w projektowaniu baterii
Informatyka kwantowa budzi zainteresowanie producentów i ośrodków badawczych ze względu na jej zdolność do symulowania interakcji molekularnych z dokładnością trudną do osiągnięcia przy użyciu klasycznych komputerów. Volkswagen zbadał już, w jaki sposób symulacje te mogą zoptymalizować chemiczną budowę akumulatorów elektrycznych, takich jak cząsteczka litowo-wodorowa lub kompleksy węglowe, w celu stworzenia dostosowanych do potrzeb akumulatorów o większej wydajności i efektywności produkcji.
Równolegle niemieckie centrum lotnicze DLR wraz z Cambridge Quantum Computing opracowuje modele wieloskalowe (od atomu do całego systemu), które mogą poprawić konstrukcję ogniw akumulatorowych, a nawet zmniejszyć zależność od materiałów krytycznych, takich jak lit.
Firmy takie jak Hyundai współpracują ze start-upem IonQ w celu symulacji zaawansowanych procesów chemicznych, takich jak baterie litowo-powietrzne, które mogą zapewnić niespotykaną dotąd gęstość energii. Inicjatywy te mają na celu przyspieszenie projektowania lżejszych, trwalszych, szybciej ładujących się i bardziej opłacalnych baterii, sprzyjając tym samym upowszechnieniu pojazdów elektrycznych.
Baterie kwantowe podważają zasadę przyczynowości i obiecują większą efektywność energetyczną.
Poza laboratorium, obliczenia kwantowe są już stosowane w rzeczywistej optymalizacji energetycznej. W Hiszpanii firmy Multiverse Computing i Iberdrola uruchomiły pilotażowy program mający na celu optymalizację lokalizacji, rodzaju i ilości baterii w sieciach elektrycznych za pomocą algorytmów kwantowych i „inspirowanych fizyką kwantową”, co pozwala obniżyć koszty i poprawić stabilność dostaw.
Ponadto synergia między sztuczną inteligencją a obliczeniami kwantowymi (inteligencja kwantowa) otwiera drzwi do znaczących ulepszeń: większa gęstość energii (400-500 Wh/kg), szybsze ładowanie (5-10 minut), dłuższa żywotność (do 20 lat), mniejsza waga (-20%) oraz redukcja kosztów (-40%) lub wpływu na środowisko podczas recyklingu (do +85%).
Prognozy te wskazują na perspektywę, w której pojazdy elektryczne mogą stać się lżejsze, bardziej ekonomiczne i wydajne, wspierane przez modele predykcyjne, które zoptymalizują proces od rozwoju po eksploatację i recykling ich akumulatorów.
Ten zestaw przypadków to znacznie więcej niż teoria: stanowi on namacalny postęp w dziedzinie informatyki kwantowej w zakresie poprawy całego cyklu życia baterii elektrycznych, od ich projektowania po integrację z inteligentnymi sieciami. Przyszłość elektromobilności jest coraz bliższa.
