Ученые разработали первый в мире прототип квантовой батареи — в чем ее уникальность?

Группа австралийских ученых создала первый в мире экспериментальный прототип квантовой батареи. Устройство может пройти полный рабочий цикл — зарядиться, сохранить энергию и затем отдать ее. О разработке сообщили CSIRO и RMIT, а результаты опубликованы в журнале Light: Science & Applications.

Речь идет не о привычной химической батарее, а о технологии, которая использует квантовые эффекты для накопления и извлечения энергии. В самой статье авторы отдельно подчеркивают, что прежние эксперименты показывали лишь отдельные свойства квантовых батарей, но не демонстрировали полностью работающую систему. Новый прототип, как утверждают исследователи, впервые объединяет в одном устройстве сверхбыструю зарядку, хранение энергии и электрическую разрядку.

Прототип выглядит как многослойная органическая микрополость — она заряжается беспроводным способом с помощью лазера. По данным CSIRO, устройство удерживает энергию примерно на шесть порядков дольше, чем длится сама зарядка. В публикации Nature уточняется, что зарядка происходит на фемтосекундных масштабах, а энергия сохраняется в метастабильном состоянии на наносекунды.

Эксперимент подтвердил один из ключевых теоретических эффектов квантовых батарей: чем больше число квантовых ячеек, тем быстрее может происходить зарядка. В статье это описано как superextensive charging power — режим, при котором мощность зарядки растет быстрее, чем емкость системы. Для классических батарей зависимость обратная: чем больше батарея, тем дольше она обычно заряжается.

Впрочем, до бытового применения разработке далеко. Ведущий автор работы Джеймс Куач сказал The Guardian, что текущая емкость прототипа составляет лишь несколько миллиардов электрон-вольт, чего недостаточно «для чего-либо полезного». Следующая задача команды — заметно увеличить время хранения энергии, поскольку для коммерческого применения наносекунд недостаточно.

Исследователи и сторонние эксперты считают работу важным шагом, но не обещают скорого появления «квантовых аккумуляторов» в электромобилях. По оценке профессора Эндрю Уайта из Университета Квинсленда, которого цитирует The Guardian, ближайшее практическое применение у такой технологии, скорее, может появиться в сфере квантовых вычислений, а не в массовой электронике.