Une batterie quantique n'est pas une boîte de chimie, mais une chaîne de minuscules aimants (spins) capable de stocker de l'énergie. Son principal atout : charger plusieurs particules à la fois en utilisant leur intrication quantique. Mais il y a un piège — toute intrication ne convient pas. Les physiciens appellent « magie » (ou non-stabilisabilité) une propriété particulière sans laquelle un ordinateur quantique ne surpasserait pas un ordinateur classique. Dans ce nouveau travail, ils ont déterminé comment cette magie affecte la charge des batteries.
Les auteurs ont pris un système de N particules à spin : la moitié gauche est le chargeur, la moitié droite est la batterie elle-même. Ils ont examiné différents types d'interaction entre les deux moitiés et mesuré la quantité de magie nécessaire pour stocker du travail. Le résultat clé : lorsque l'interaction préserve une symétrie de rotation (U(1) — comme une toupie tournant autour d'un axe), un lien direct apparaît : la quantité de travail stockée est exactement égale à la magie générée dans tout le système. C'est comme une tirelire : si vous y jetez une pièce, elle fait exactement le son d'une pièce.
Mais dès que l'on brise la symétrie — en prenant une interaction où le spin peut basculer dans n'importe quelle direction — le lien clair disparaît. La magie devient inégalement répartie entre les parties, comme l'eau dans des vases communicants percés. Les physiciens ont alors réalisé l'expérience inverse : ils ont chargé la batterie avec un état magique, puis ont connecté le chargeur via une interaction simple (de Clifford) qui ne crée pas de magie. Il s'avère que la puissance moyenne maximale de charge n'augmente pas de manière monotone : elle augmente d'abord, puis diminue. Et la charge la plus rapide est obtenue lorsque la batterie ne contient initialement aucune magie.
Cela rappelle l'accélération d'une voiture : un moteur puissant (la magie) ne donne pas toujours le meilleur départ — parfois, une bonne adhérence à la route est plus importante. Il en va de même ici : la magie n'est pas une ressource obligatoire pour une charge rapide. Tout dépend de la danse des symétries et des conditions initiales.
Une batterie quantique de deux particules peut se charger plus vite que deux piles séparées ensemble — grâce à une « accélération quantique » qui réduit le temps de charge proportionnellement au nombre de particules.
Dans le roman « Le dernier mot de la technique », les batteries quantiques alimentent des villes entières, mais leur charge nécessite de rares états « magiques » extraits dans l'espace lointain.