Аннотация:
Сообщается, что группа под руководством Джеймса Куаха, исследователя квантовой науки из Австралийской организации научных и промышленных исследований,
впервые успешно сконструировала прототип квантовой батареи, которая может заряжаться на фемтосекундном (10 минус 15 секунд) уровне и извлекать из нее ток.
Основным принципом этой квантовой батареи является квантовый эффект, называемый «суперпоглощение». В традиционных батареях, чем больше размер батареи, тем дольше она заряжается. Эффект суперабсорбции прямо противоположный. Чем больше молекул задействовано, тем быстрее система поглощает энергию.
В прототипе устройства используется оптическая микрополая структура, состоящая из двух зеркал, расположенных на расстоянии около 100 нанометров друг от друга, с молекулами органического красителя, заполненными между поверхностями зеркал.
После того, как лазер вводится в микрополость, свет сильно взаимодействует с молекулами, что приводит к образованию смешанного легкого состояния материала. В этом состоянии молекулы больше не поглощают энергию независимо, как в классических системах, а коллективно реагируют на захват энергии света в одном акте сверхпоглощения, обеспечивая фемтосекундную зарядку.
Команда Quach впервые продемонстрировала эффект сверхпоглощения в журнале в 2022 году, и статью процитировали более 345 раз.
В марте 2026 года команда пошла еще дальше и успешно извлекла ток из прототипа квантовой батареи. Последние эксперименты еще раз демонстрируют возможность быстрого поглощения и извлечения энергии из квантовых батарей.
Однако между квантовыми батареями и их практическим применением по-прежнему существует огромный разрыв.
Текущий прототип может хранить лишь очень небольшое количество энергии, около нескольких миллиардов электронвольт, а время удержания энергии составляет всего наносекунды (10 минус 9 секунд), что примерно на шесть порядков больше, чем время зарядки.
Для сравнения, энергия, запасенная в аккумуляторе мобильного телефона, составляет около десятков тысяч джоулей, разница более чем на десять порядков.
Дарио Ферраро, доцент кафедры физики Университета Генуи, заявил в интервью:
Цель квантовых батарей — не существенно увеличить запас энергии батареи, а повысить скорость и точность передачи энергии. Основная привлекательность квантовых батарей заключается в возможности чрезвычайно быстрой зарядки и точной доставки энергии, а не в конкуренции за емкость с литиевыми батареями.
Квач сообщил, что команда создала гибридную конструкцию, позволяющую преодолеть текущие ограничения. В конструкции используются квантовые компоненты для быстрой зарядки и классические слои материала для долговременного хранения энергии, пытаясь учесть преимущество в скорости квантовых эффектов и долговечность традиционных накопителей энергии. Соответствующие документы находятся в стадии подготовки.
Сообщается, что в ближайшее время квантовые батареи не появятся в мобильных телефонах, ноутбуках и электромобилях. Но его возможности быстрой передачи энергии могут найти будущее применение в квантовом оборудовании и других специализированных системах, например, в обеспечении точной доставки энергии к кубитам квантовых компьютеров.
Комментарии