O cale cuantică pentru transferul de energie fără entropie
O echipă de cercetare condusă de Oscar Dahlsten, profesor asociat în cadrul Departamentului de Fizică al Universității din Hong Kong (CityUHK), a pornit de la intenția de a demonstra o limitare teoretică și a ajuns, în schimb, la o soluție cuantică. Rezultatul contestă constrângerile fizice tradiționale și deschide o strategie pentru colectarea energiei din surse fluctuante. Studiul a fost publicat în Physical Review Letters, sub titlul „Nonunique Decompositions of Mixed States and Deterministic Energy Transfers”.
Energia provenită din surse naturale este adesea însoțită de entropie, adică de aleatoriu, ceea ce îngreunează transformarea ei în putere previzibilă, necesară pentru încărcarea bateriilor și funcționarea dispozitivelor electronice. Cercetarea arată că o caracteristică distinctivă a teoriei cuantice, cunoscută drept descompunerea neunică a stărilor mixte, poate permite colectarea deterministă de energie (DEH), permițând transferul de energie de la o sursă către un colector fără un transfer corespunzător de entropie.
Ideea centrală este că un colector cuantic poate fi încărcat în mai multe moduri, corespunzătoare unor stări intermediare de suprapunere diferite. Atât timp cât sursa induce una dintre aceste tranziții de stare în colector, starea finală va fi, cu certitudine, starea încărcată. Acest lucru sugerează un posibil mecanism prin care diferite stări ale sursei ar putea transfera energie într-o manieră previzibilă, evitând totodată transferul de entropie.
„Am pornit inițial cu scopul de a arăta că un astfel de protocol ar putea fi imposibil. Spre surpriza noastră, eforturile ne-au condus la o soluție cuantică ce putea realiza exact transferul determinist de energie pe care îl căutam. Trecerea de la încercarea de a demonstra o limitare la descoperirea unei soluții viabile a fost unul dintre cele mai surprinzătoare și recompensatoare momente ale proiectului”, a declarat Dahlsten.
Oferind o fundamentare teoretică pentru convertirea energiei ambientale în putere utilizabilă cu pierderi minime, cadrul propus indică spre viitoare tehnologii de putere redusă. El sugerează o rută posibilă pentru reducerea pierderilor fundamentale ale redresoarelor convenționale AC-to-DC și ar putea contribui la alimentarea dispozitivelor din internetul obiectelor, a celor purtabile, a senzorilor din orașele inteligente și a dispozitivelor 6G din surse ambientale.
