Ученые демонстрируют прототип квантовой батареи с функцией быстрой зарядки
Аккумулятор FIAMM FG 10721
Ученые из Австралийской организации научных и промышленных исследований Содружества (CSIRO), Мельбурнского королевского технологического университета и Мельбурнского университета разработали прототип квантовой батареи, которая демонстрирует возможность быстрого и масштабируемого хранения энергии с использованием коллективных квантовых эффектов.
Ученые из CSIRO — национального научного агентства Австралии — в сотрудничестве с Мельбурнским королевским технологическим университетом и Мельбурнским университетом разработали первую экспериментальную квантовую батарею, которая демонстрирует потенциал быстрой, масштабируемой зарядки и хранения энергии на основе принципа коллективных квантовых эффектов.
Квантовая батарея, как и обычные батареи, заряжает, накапливает и разряжает энергию — и является первой в своем роде. Несмотря на то, что она еще далека от коммерческого использования, однажды она может изменить способы хранения и использования энергии.
Ведущий исследователь, руководитель отдела квантовой и технической науки CSIRO доктор Джеймс Куач сказал, что его главная цель — создать будущее, в котором электромобили будут заряжаться гораздо быстрее, чем бензиновые, или смогут заряжаться на расстоянии без проводов.
«Наши результаты подтверждают фундаментальный квантовый эффект, который противоречит здравому смыслу: чем больше квантовая батарея, тем быстрее она заряжается. Современные батареи так не работают, — говорит Куач. — Исследование подтверждает огромный потенциал квантовых батарей для беспрецедентно эффективного и быстрого накопления энергии».
CSIRO называет этот прототип первой в мире полностью функционирующей экспериментальной квантовой батареей, разработанной CSIRO совместно с Мельбурнским университетом и Мельбурнским королевским технологическим университетом.
Уникальные свойства
По словам представителей CSIRO, квантовые батареи используют уникальные свойства квантовой механики, такие как суперпозиция и квантовая запутанность, в то время как современные батареи обычно работают на основе химических реакций.
«Разработанная исследователями батарея имеет многослойную органическую микрополость и заряжается без проводов с помощью лазера, — сообщили в CSIRO. — Команда использовала передовые методы спектроскопии, чтобы подтвердить характеристики зарядки прототипа, которые показали, что батарея сохраняет накопленную энергию на шесть порядков дольше, чем время ее зарядки».
В статье, опубликованной Куачем в The Conversation, он объясняет парадоксальное свойство квантовых аккумуляторных батарей: при совместной зарядке они заряжаются быстрее, чем по отдельности.
«Допустим, ваша квантовая батарея состоит из N накопителей, и для зарядки каждого из них требуется одна секунда. Благодаря коллективному эффекту, если заряжать все накопители одновременно, на зарядку каждого из них потребуется всего 1∕√N секунды», — написал Куач.
Исследование также демонстрирует возможность быстрой и масштабируемой зарядки и хранения энергии при комнатной температуре, что закладывает основу для энергетических решений нового поколения.
«Несмотря на то, что в области исследований квантовых батарей еще многое предстоит сделать, мы сделали важный шаг на пути к реализации их потенциала, — сказал Куач. — Следующий шаг в развитии квантовых батарей — увеличение времени хранения энергии. Если мы сможем преодолеть это препятствие, то станем на шаг ближе к созданию коммерчески выгодных квантовых батарей».
Результаты исследования опубликованы в журнале Light: Science and Applications под названием «Сверхмощная электрическая энергия от квантовой батареи».
CSIRO ищет потенциальных партнеров для совместной разработки.