Международная команда ученых из Австралийского космического агентства, Государственного объединения научных и прикладных исследований (CSIRO), Университета RMIT и Мельбурнского университета создала первый рабочий концепт квантовой батареи с беспроводной лазерной зарядкой. Результаты исследования опубликованы в журнале Light: Science & Applications.
Зарядка со скоростью света
Современные смартфоны и электромобили требуют длительного времени у розетки из-за физических ограничений протекания химических реакций внутри батарей. Новая технология может навсегда изменит понятие «быстрой зарядки». Экспериментальный образец квантовой батареи доказал, что аккумуляторы будущего смогут заряжаться в миллион раз быстрее, чем отдавать накопленную энергию.
Прототип квантовой батареи накапливает заряд за фемтосекунды (квадриллионные доли секунды), а удерживает его на протяжении наносекунд. В пересчете на привычные нам масштабы времени это эквивалентно тому, если бы аккумулятор современного смартфона заряжался до 100% всего за полчаса, а затем бесперебойно работал бы на протяжении больше 100 лет без единой подзарядки.
Квантовые парадоксы
В отличие от традиционных батарей, квантовый аналог использует такие явления механики микромира, как суперпозиция и квантовая запутанность. Система поглощает свет лазера в ходе единого гигантского события «суперпоглощения», что позволяет моментально переводить весь объем материала в энергетически заряженное состояние.
Главная и самая удивительная особенность квантовых батарей заключается в их масштабируемости. Если обычные аккумуляторы заряжаются тем дольше, чем больше их емкость, то квантовые элементы демонстрируют обратный эффект из-за так называемых «коллективных эффектов». Чем больше квантовых ячеек объединено в одну массивную сеть, тем быстрее происходит процесс полного поглощения энергии заряда.
Несмотря на то, что текущий прототип способен накапливать лишь ничтожно малые объемы энергии (сравнимые с энергией летящего комара), он доказывает фундаментальную работоспособность концепции при комнатной температуре. В будущем подобные системы смогут питать сложные квантовые компьютеры, а при успешном масштабировании технологии электромобили смогут заряжаться за доли секунды прямо во время движения.
Ранее Наука Mail рассказывала, что подобные батареи могут увеличивать мощность квантовых компьютеров в 4 раза.
