Квантовый хайп или будущее: в России оценили устройство, которое заряжается за наносекунды

Австралийские ученые на днях всколыхнули мировые новости: они заявили о создании «первой в мире квантовой батареи», которая способна заряжаться за наносекунды от лазерного луча. Звучит как сценарий фантастического блокбастера, но насколько далеко это от реальной жизни? Корреспондент Наука Mail обратился за пояснениями к научному директору Российского квантового центра Алексею Акимову. Физик объяснил, почему новость о батарее больше напоминает старый трюк со светящейся собакой, а настоящие прорывы в квантовой сфере происходят там, где их никто не ждет.

Научный директор Российского квантового центра начал свой комментарий с неожиданной литературной отсылки. Он напомнил, как в «Собаке Баскервилей» злоумышленники намазывали пса фосфором, чтобы тот светился в темноте. Фосфор, как пояснил эксперт, обладает свойством запасать свет и потом медленно его высвобождать. И делает это, кстати, гораздо дольше, чем наносекунды, о которых говорят австралийцы. Само по себе свойство поглощать свет и хранить его — не новость. Обычная батарея телефона с солнечной панелью делает то же самое, а светлячки и вовсе освоили этот трюк миллионы лет назад.

По словам Акимова, в австралийской разработке действительно используется квантовый эффект — так называемая сильная связь, когда поглотители света помещают в резонатор, возникает коллективное усиление, и поглощение идет быстрее. Но этот эффект, во-первых, хорошо изучен, а во-вторых, активно применяется во множестве сенсоров. Ученый отметил, что даже не хочется называть этот эффект квантовым, настолько обыденным он стал. Проблема в другом: то, что показали исследователи, нельзя назвать батареей в серьезном смысле. Хранение энергии в их устройстве доказано только на временах порядка наносекунд — это ничтожно мало. Для сравнения, существуют квантовые памяти для оптоволоконной связи, которые сохраняют отдельные фотоны значительно дольше.

Корреспондент спросил, справедливо ли вообще называть устройство «первой в мире квантовой батареей» или это просто громкий маркетинговый ход. Акимов ответил прямо: доля хайпа здесь, безусловно, есть. Хотя эффект сильной связи действительно квантово-механический, многие физики относят его к классическим, потому что здесь нет квантовой запутанности, нет одиночных частиц — есть обычная синхронизация через внешнюю моду резонатора.

А что насчет применения?

В пресс-релизах австралийского государственного агентства CSIRO говорилось о потенциальной зарядке электромобилей. Эксперт назвал эту идею совершенно нереалистичной. Процесс изначально неэффективен — много энергии теряется. Если попытаться зарядить аккумулятор автомобиля за минуту, потери тепла будут колоссальными, техника просто выйдет из строя. Кроме того, лазерная зарядка сама по себе расточительна. Сегодняшние электрохимические методы, по словам Акимова, намного эффективнее. Для питания квантовых компьютеров такая батарея тоже не подходит. Главные проблемы квантовых компьютеров сейчас — изоляция кубитов от внешнего мира, повышение точности операций и масштабирование. Все они пока работают от обычной розетки, и вопрос о батареях даже не поднимался.

Самая зрелая область квантовых технологий на сегодня — это, как ни странно, не компьютеры и не батареи, а сенсоры. Физик пояснил, что их уже активно внедряют в инерциальную навигацию для подводных лодок и беспилотников, в поиск полезных ископаемых, в медицину. Квантовые вычисления — на втором месте: до квантового преимущества еще далеко, но уже сейчас некоторые оптимизационные задачи решаются на квантовых устройствах, и компании получают от этого реальную прибыль. А квантовая связь, хотя технически готова, пока не находит широкого коммерческого применения — проще и дешевле использовать постквантовые алгоритмы шифрования.

На вопрос о том, какие технологии становятся наиболее многообещающими помимо квантовых, Акимов назвал нейроинтерфейсы, связывающие мозг человека и компьютер. По его словам, ученые уже всерьез задумываются о восстановлении нейронов при травмах спинного мозга и об адресной доставке лекарств. Возможно, через какое-то время управлять компьютером или автомобилем силой мысли станет реальностью. Но главное, что настоящий прорыв может случиться там, где его совсем не ждали.

Ранее сообщалось, что ученые предложили радикальный способ остановить глобальное потепление в мире.