Квантовые батареи стали в 4 раза эффективнее: что придумали ученые и где они их применят

Исследователи из Гданьского университета в Польше и Университета Калгари в Канаде разработали квантовые батареи, которые работают намного лучше аналогов, как с точки зрения энергетической емкости, так и с точки зрения эффективности. О новинке сообщило издание Phys.

Ученые использовали принцип невзаимности для оптимизации динамики зарядки квантовых батарей. В физике невзаимность возникает, когда реакция системы меняется в зависимости от направления, в котором волны или сигналы распространяются внутри нее. Эта асимметрия возникает из-за нарушения так называемой симметрии обращения времени, что, по сути, означает, что процессы в системе, наблюдаемые по мере их развития во времени, будут отличаться от тех процессов, которые наблюдаются при перемотке назад.

Невзаимность обычно используется при разработке новых квантовых технологий, например, для обеспечения потока сигналов в определенном направлении и подавления шумов. Однако до сих пор этот принцип редко применяли для разработки решений по хранению квантовой энергии.

Основная цель исследования заключалась в том, чтобы успешно использовать невзаимность для повышения эффективности и емкости квантовых батарей, что потенциально приведет к инновациям в том, как квантовые технологии хранят энергию.

Батареи, которые разработали ученые из Польши и Канады, используют нарушение симметрии обращения времени, чтобы создать прямой поток энергии от квантового зарядного устройства к батарее, предотвращая обратный поток энергии. Этот подход значительно увеличивает запасенную энергию, даже в режимах сверхзатухающего взаимодействия, и его легко реализовать с использованием текущих квантовых схем в фотонике и сверхпроводящих системах, пояснили исследователи.

Также они обнаружили, что их невзаимная конструкция аккумуляторов помогла в 4 раза повысить эффективность хранения энергии по сравнению с обычными квантовыми батареями. Тесты показали, что невзаимные квантовые батареи могут легко преодолевать локальное рассеяние и поддерживать высокие скорости передачи энергии.

Работа этой исследовательской группы открывает новые возможности использования невзаимности для повышения производительности и надежности как квантовых батарей, так и других квантовых систем. Ученые намерены исследовать взаимодействие между невзаимностью и другими квантовыми ресурсами, такими как запутанность и квантовый катализ, чтобы еще больше повысить возможности хранения энергии. В планах — экспериментальная реализация теоретических моделей в практических квантовых схемах для усовершенствования технологии для реальных приложений.

Ранее мы писали о том, что ученые из Европы нашли замену литиевым батареям. Лигнин, природный полимер, составляет до 30% древесины и содержит углерод, что делает его пригодным для изготовления аккумуляторов.