Айнур Бекенова Международная группа исследователей из Австралийского космического агентства, Государственного объединения научных и прикладных исследований Австралии, Мельбурнского королевского технологического университета и Мельбурнского университета создала первый рабочий прототип квантовой батареи. Устройство заряжается дистанционно с помощью лазера и использует принципы квантовой механики для накопления энергии при комнатной температуре. Ранее концепция таких накопителей существовала исключительно в виде теоретических моделей.
В отличие от традиционных аккумуляторов, работа которых основана на химических реакциях, новая технология опирается на явления суперпозиции и квантовой запутанности. Процесс поглощения энергии происходит в виде единого акта суперабсорбции света. Это позволяет прототипу заряжаться за фемтосекунды, удерживая заряд в течение наносекунд. Период сохранения энергии в миллион раз превышает время зарядки устройства.
Ключевой физической особенностью квантовой батареи является обратная зависимость времени зарядки от размера системы. В химических элементах питания увеличение емкости требует пропорционального увеличения времени подключения к источнику тока. В квантовых системах действует принцип коллективных эффектов: чем больше задействовано ячеек, тем быстрее происходит накопление заряда.
На данном этапе разработка далека от коммерческого применения. Текущая емкость прототипа составляет несколько миллиардов электрон-вольт, что в сотни тысяч раз меньше энергии, необходимой для обеспечения макроскопических процессов. Однако успешная демонстрация полного цикла работы – зарядки, сохранения и отдачи энергии – подтверждает жизнеспособность концепции. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Light: Science & Applications.
По оценкам специалистов Государственного объединения научных и прикладных исследований Австралии, в среднесрочной перспективе подобные накопители будут востребованы для обеспечения работы квантовых вычислительных систем. В дальнейшем технология может быть масштабирована для потребительской электроники и транспортного сектора. Рассматриваются сценарии дистанционной лазерной зарядки беспилотных аппаратов в воздухе и непрерывного питания электромобилей во время движения без необходимости физического подключения к зарядным станциям. Главной задачей для инженеров сейчас становится увеличение времени удержания квантового состояния и масштабирование емкости ячеек.
