Batería cuántica

La batería cuántica de Dicke utiliza el modelo de Dicke para almacenar energía. Esta batería se propuso inicialmente debido a su relación con la emisión superradiante y su viabilidad práctica.

El modelo de Dicke describe la interacción colectiva de un conjunto de N átomos de dos niveles (TLS) con un único modo del campo de la cavidad. Las cavidades suelen estar compuestas por dos o más espejos que reflejan la luz de un lado a otro, creando una onda estacionaria de radiación electromagnética , cuyas frecuencias están determinadas por la geometría de la cavidad.

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

El primer término describe la energía de los fotones. El segundo término describe la energía de los cúbits. El tercer término describe la interacción entre fotones y cúbits.${\displaystyle g}$es el parámetro de acoplamiento. Este modelo inicialmente parecía mostrar que la potencia de carga media escalaba de manera superextensiva:${\displaystyle \langle P\rangle _ {t}\propto N^{3/2}}$Sin embargo, este hamiltoniano no está bien definido en el límite termodinámico (${\displaystyle N\to \infty ,V\to \infty }$mientras se mantiene${\displaystyle N/V}$constante).

Para solucionar esto, es necesario sustituir:${\displaystyle g\to g_{\text{TD}}={\frac {g}{\sqrt {N}}}}$De este modo, los científicos descubrieron que esta batería no proporciona ninguna ventaja cuántica.

La batería cuántica SYK utiliza el modelo Sachdev-Ye-Kitaev para almacenar energía. Esta batería utiliza el protocolo de carga directa:${\displaystyle H_{B}(t)=H_{B}^{(0)}+\lambda (t)\left(H_{B}^{(1)}-H_{B}^{(0)}\right)}$dónde

• ${\displaystyle H_{B}^{(0)}=\sum _{i=0}^{N}\omega _{0}{\hat {\sigma }}_{i}^{y}}$ ¿Es la batería hamiltoniana?
• ${\displaystyle H_{B}^{(1)}=\sum _{i,j,k,l=1}^{N}J_{i,j,k,l}{\hat {c}}_{i}^{\dagger }{\hat {c}}_{j}^{\dagger }{\hat {c}}_{k}{\hat {c}}_{l}}$es el hamiltoniano de interacción.

Este es el primer modelo multicuerpo que muestra una capacidad de carga súper amplia.${\displaystyle \langle P\rangle _{t}\propto N^{3/2}}$