Batterier hör till vardagen. Ett klassiskt batteri, Voltas hög, omvandlar kemisk energi till en spänning, som kan driva elektroniska kretsar. I många kvantteknologier, kretsar eller enheter är baserade på supraledande material. I sådana material, strömmar kan flyta utan behov av en pålagd spänning; därför, det behövs inget klassiskt batteri i ett sådant system. Dessa strömmar kallas superströmmar eftersom de inte uppvisar några energiförluster. De induceras inte från en spänning utan från en fasskillnad i kvantkretsens vågfunktion, som är direkt relaterad till materiens vågnatur. En kvantenhet som kan ge en ihållande fasskillnad kan ses som ett kvantfasbatteri, som inducerar superströmmar i en kvantkrets.

I det här arbetet, författarna presenterar resultaten från ett teoretiskt och experimentellt samarbete som har lett till tillverkningen av det första kvantfasbatteriet. Idén kom först 2015, av Sebastian Bergeret från Mesoscopic physics group vid Materials Physics Center (CFM, CSIC-UPV/EHU), ett gemensamt initiativ från Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) och universitetet i Baskien (UPV/EHU), och Ilya Tokatly, Ikerbaskisk professor i nano-biospektroskopigruppen vid UPV/EHU, både Donostia International Physics Center (DIPC) associerade forskare. De föreslog ett teoretiskt system med de egenskaper som behövs för att bygga fasbatteriet. Den består av en kombination av supraledande och magnetiska material med en inneboende relativistisk effekt, kallas spin-omloppskoppling.

Några år senare Francesco Giazotto och Elia Strambini från NEST-CNR Institute, Pisa, identifierade en lämplig materialkombination och tillverkade det första kvantfasbatteriet, vars resultat nu publiceras i tidskriften Naturens nanoteknik . Den består av en n-dopad InAs nanotråd som bildar kärnan i batteriet (högen) och Al supraledande ledningar som poler. Batteriet laddas genom att applicera ett externt magnetfält, som sedan kan stängas av.

Cristina Sanz-Fernández och Claudio Guarcello också från CFM anpassade teorin för att simulera de experimentella fynden.

Framtiden för detta batteri förbättras ytterligare på CFM i ett samarbete mellan Nanophysics Lab och Mesoscopic Physics Group. Detta arbete bidrar till de enorma framsteg som görs inom kvantteknologi som förväntas revolutionera både dator- och avkänningstekniker, såväl som medicin, och telekommunikation inom en snar framtid.