Batterijen horen bij het dagelijks leven. Een klassieke batterij, de stapel van Volta, zet chemische energie om in spanning, die elektronische circuits kunnen voeden. In veel kwantumtechnologieën circuits of apparaten zijn gebaseerd op supergeleidende materialen. Bij dergelijke materialen stromen kunnen vloeien zonder dat er een aangelegde spanning nodig is; daarom, er is geen behoefte aan een klassieke batterij in een dergelijk systeem. Deze stromen worden superstromen genoemd omdat ze geen energieverliezen vertonen. Ze worden niet geïnduceerd door een spanning maar door een faseverschil van de golffunctie van het kwantumcircuit, wat direct verband houdt met het golfkarakter van materie. Een kwantumapparaat dat een blijvend faseverschil kan bieden, kan worden gezien als een kwantumfasebatterij, die superstromen induceert in een kwantumcircuit.

In dit werk, de auteurs presenteren de resultaten van een theoretische en experimentele samenwerking die heeft geleid tot de fabricage van de eerste kwantumfasebatterij. Het idee ontstond in 2015 door Sebastian Bergeret van de Mesoscopische fysica-groep van het Materials Physics Center (CFM, CSIC-UPV/EHU), een gezamenlijk initiatief van de Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en de Universiteit van Baskenland (UPV/EHU), en Ilya Tokatly, Ikerbaskische Professor in de Nano-Biospectroscopie groep van de UPV/EHU, beide Donostia International Physics Center (DIPC) geassocieerde onderzoekers. Ze stelden een theoretisch systeem voor met de eigenschappen die nodig zijn om de fasebatterij te bouwen. Het bestaat uit een combinatie van supergeleidende en magnetische materialen met een intrinsiek relativistisch effect, spin-baankoppeling genoemd.

Een paar jaar later Francesco Giazotto en Elia Strambini van het NEST-CNR Institute, Pisa, identificeerde een geschikte materiaalcombinatie en fabriceerde de eerste kwantumfasebatterij, waarvan de resultaten nu in het tijdschrift zijn gepubliceerd Natuur Nanotechnologie . Het bestaat uit een n-gedoteerde InAs-nanodraad die de kern van de batterij vormt (de stapel) en Al supergeleidende leidingen als polen. De batterij wordt opgeladen door een extern magnetisch veld aan te leggen, die dan kan worden uitgeschakeld.

Cristina Sanz-Fernández en Claudio Guarcello ook van CFM pasten de theorie aan om de experimentele bevindingen te simuleren.

De toekomst van deze batterij wordt bij CFM verder verbeterd in een samenwerking tussen het Nanophysics Lab en de Mesoscopic Physics Group. Dit werk draagt ​​bij aan de enorme vooruitgang die wordt geboekt in de kwantumtechnologie die naar verwachting een revolutie teweeg zal brengen in zowel computer- als detectietechnieken, evenals medicijnen, en telecommunicatie in de nabije toekomst.