Mô hình Sachdev-Ye-Kitaev (SYK) là một mô hình có thể giải chính xác được thiết kế bởi Subir-Sachdev và Jinwu-Ye. Gần đây, nó đã được chứng minh là hữu ích để hiểu các tính chất của các loại chất khác nhau. Vì nó mô tả vật chất lượng tử không có bán hạt và cũng là phiên bản ba chiều của lỗ đen lượng tử, nên cho đến nay, nó đã được các nhà vật lý năng lượng cao và vật chất ngưng tụ chấp nhận.

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Pisa và Viện Công nghệ Ý (IIT) gần đây đã sử dụng mô hình SYK để nghiên cứu giao thức sạc cho pin lượng tử. Bài báo của họ, được xuất bản trên tạp chí PhysicalReview Letters, cung cấp bằng chứng về tiềm năng của các nguồn cơ học lượng tử để tạo thuận lợi cho quá trình sạc pin.

Hai nhà nghiên cứu Davide Rossini và GianMarcello Andolina thực hiện nghiên cứu này nói với các phóng viên: "Các nghiên cứu lý thuyết trước đây đã chỉ ra rằng sự vướng víu có thể tăng tốc đáng kể quá trình sạc pin lượng tử. Tuy nhiên, cho đến nay, vẫn chưa có mô hình trạng thái rắn cụ thể nào cho thấy điều đó sạc nhanh."

Rossini, Andolina và các đồng nghiệp của họ nhận ra rằng mô hình SYK là một ứng cử viên sáng giá để nghiên cứu quá trình sạc nhanh của pin lượng tử vì nó có thể tạo ra động lực học vướng víu cao. Động lực thời gian thực đa vật thể của mô hình này cuối cùng đủ phức tạp để vượt qua các phương pháp phân tích tiêu chuẩn.

"Đối với mục đích của chúng tôi, chúng tôi thấy thuận tiện khi áp dụng phương pháp xử lý số dựa trên đường chéo hóa chính xác của ma trận khổng lồ." Rossini và Andolina giải thích. Họ đã thực hiện các mô phỏng số mở rộng trên các cụm máy tính hiệu suất cao, yêu cầu bộ nhớ lên tới 100Gb và thời gian tính toán khoảng hai tuần.

Mô hình được các nhà nghiên cứu sử dụng là mô hình đầu tiên mô tả rõ ràng lợi thế lượng tử của pin lượng tử về tốc độ sạc. Mặc dù mô hình này đặc biệt khó sử dụng trong môi trường phòng thí nghiệm, nhưng công trình gần đây của Rossini, Andolina và các đồng nghiệp của họ là bước đầu tiên và quan trọng để thu thập bằng chứng thực nghiệm cho lợi thế lượng tử này.

Rossini và Andorina cho biết: "Pin là một cỗ máy rất phức tạp. Mọi người muốn sạc nhanh. Nó phải có khả năng lưu trữ năng lượng trong một thời gian dài và cuối cùng cung cấp công việc hữu ích. Mặc dù chúng tôi đã chứng minh rằng tài nguyên cơ học lượng tử có thể tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sạc Tuy nhiên, vẫn chưa rõ liệu chúng có thể được sử dụng để cải thiện loại pin lượng tử giả định này cho các nhiệm vụ khác hay không, vì vậy nghiên cứu về pin lượng tử vẫn còn ở giai đoạn sơ khai."

Nghiên cứu gần đây được thực hiện bởi Rossini, Andolina và các đồng nghiệp của họ cung cấp bằng chứng số mạnh mẽ, gợi ý những lợi thế của việc áp dụng cơ học lượng tử trong pin, đạt được nhờ động lực học lượng tử có khả năng vướng víu cao. Trong tương lai, nó có thể mở đường cho việc phát triển nhiều loại pin có thể sạc nhanh hơn.

Rossini cho biết: "Một bổ sung khả thi thú vị cho công việc của chúng tôi là áp dụng khái niệm tương tự cho động cơ nhiệt. Từ thế kỷ 18, người ta đã biết rằng hiệu suất của động cơ nhiệt không thể vượt quá giới hạn gọi là giới hạn Carnot. Giá trị phổ quát. Do đó, lượng tử tài nguyên cơ học rõ ràng là không thể được sử dụng để nâng cao hiệu quả. Tuy nhiên, không có giới hạn chung về năng lượng và chúng tôi dự định nghiên cứu một động cơ nhiệt dựa trên SYK để nghiên cứu thêm vấn đề này."