科学家制造出首个量子相位电池

在量子技术应用中，电路或器件是基于超导材料的。在这样的材料中，电流可以不需要外加电压而流动；因此，在这种系统中不需要传统电池。这些电流被称为超电流，因为它们没有任何能量损失。它们不是由电压引起的，而是由量子电路的波函数的相位差引起的，这与物质的波特质直接相关。这样能够提供持久相位差的量子器件可以看成是量子相位电池，在量子电路中引起超电流。

现在科学家制造出首个量子相位电池，它由与铝超导引线接触的砷化铟（InAs）纳米线组成，是基于相位相干性的量子技术关键因素。

在这项工作中，作者介绍了理论和实验合作的成果，该成果促成了首个量子相电池的制造。这个想法最早是由材料物理中心（CFM，CSIC-UPV/EHU）的Sebastian Bergeret在2015年提出的，该研究是由科学研究协会（CSIC）和巴斯克大学（UPV/EHU）的联合发起的。科学家提出了一种理论体系，该系统具有构建相电池所需的特性。它由具有固有相对论效应的超导和磁性材料组合而成，称为自旋轨道耦合。

几年后，来自比萨NEST-CNR研究所的Francesco Giazotto和Elia Strambini确定了一种合适的材料组合，并制造出了第一块量子相电池，其成果现已发表在著名的《自然纳米技术》杂志上。它由n掺杂的InAs纳米线构成电池芯（堆），Al超导引线作为极点。通过施加外部磁场对电池进行充电，然后可以关闭电池。

来自CFM的CristinaSanz-Fernández和Claudio Guarcello也采用了该理论来模拟实验结果。

在纳米物理实验室和介观物理小组的合作下，未来这种电池将在CFM得到进一步改进。这项工作为量子技术取得的巨大进步做出了贡献，有望在不久的将来彻底改变计算和传感技术以及医学和电信领域。