Австралійські вчені розробили, за їхніми словами, першу у світі експериментальну квантову батарею.
Квантові батареї, вперше запропоновані як теоретична концепція у 2013 році, використовують принципи квантової механіки для зберігання енергії й потенційно можуть бути більш ефективними, ніж звичайні батареї.
Дослідники створили прототип, що заряджається бездротовим способом за допомогою лазера, який, на їхню думку, є важливим кроком на шляху створення повноцінних квантових батарей зі швидким часом зарядки.
Провідний дослідник доктор Джеймс Куач з CSIRO, національного наукового агентства Австралії сказав: "Це перший прототип, який виконує повний цикл роботи батареї: іншими словами, ви заряджаєте її, накопичуєте енергію і можете розрядити".
У звичайних батареях час заряджання збільшується з розміром. "Саме тому для зарядки вашого мобільного телефону потрібно близько 30 хвилин, а для зарядки електромобіля ціла ніч", - сказав Куач.
На відміну від цього, "квантові батареї мають дуже своєрідну властивість: чим більше вони, тим менше часу їм потрібно для зарядки", — додав він. Це пов'язано з особливістю, відомою як «колективний ефект», коли квантові комірки заряджаються швидше, коли задіяно більше комірок.
Куач та його колеги вперше продемонстрували цю властивість у 2022 році, але тоді не було можливості отримати енергію з прототипу батареї.
Новий прототип, докладно описаний у журналі Light: Science & Applications, заряджався за фемтосекунди (квадрильйонні частки секунди) і зберігав енергію протягом наносекунд, тобто приблизно на шість порядків довше.
Для порівняння, Куач сказав, що для батареї, яка заряджається за одну хвилину, шість порядків величини означають, що вона залишатиметься зарядженою протягом пари років.
Поточний прототип має ємність лише кілька мільярдів електронвольт, "що дуже мало і недостатньо для живлення чогось корисного", - сказав він.
"Що нам потрібно зробити далі... це збільшити час зберігання", - додав Куач. "Вам потрібна батарея, яка триматиме заряд довше кількох наносекунд, якщо ви хочете мати можливість розмовляти з кимось мобільним телефоном".
Повністю функціональні квантові батареї, що заряджаються практично миттєво, можуть бути використані для живлення квантових комп'ютерів або невеликих звичайних електронних пристроїв.
Квантові батареї заряджаються бездротовим методом за допомогою лазерів, тому ще одним можливим застосуванням є дистанційна зарядка.
"Ви могли б, наприклад, встановити квантову батарею на дрон... і заряджати її під час польоту", - сказав Куач. "Щойно технологія дозріє… вам більше не потрібно буде зупиняти машину на заправці, щоб зарядити її; ви можете заряджати її на ходу".
Професор Ендрю Уайт, який очолює лабораторію квантових технологій в Університеті Квінсленду і не брав участі в дослідженні, описав його як "справді хорошу роботу, яка показує, що квантова батарея — це більше, ніж просто ідея, це вже робочий прототип".
Уайт зазначив, що батареї "навряд чи з'являться в електромобілях найближчим часом", але "ймовірно, перше місце, де вони вплинуть, - це квантові комп'ютери".
Квантові батареї могли б забезпечувати енергією "узгоджено з мінімальними витратами енергії для цих комп'ютерів", — сказав Уайт.
