Квантовые батареи смогут заряжать смартфоны "за секунды": как этого добьются ученые
В ближайшие годы крошечные, но мощные батареи могут произвести революцию во всем, от смартфонов до суперкомпьютеров. Теоретическое исследование Центра квантовых вычислений RIKEN и Университета науки и технологий Хуачжун (КНР) показало, как эффективно спроектировать квантовую батарею.
Об этом пишет Physical Review Letters.
Топологические свойства квантовых батарей
Квантовые батареи — это новая концепция хранения энергии, которая отличается от стандартных батарей использованием принципов квантовой механики, таких как суперпозиция, запутанность и когерентность. Квантовый подход в аккумуляторных технологиях обещает значительные преимущества в производительности, включая более быструю зарядку, повышенную емкость и улучшенную эффективность.
Однако практическая реализация квантовых батарей столкнулась со значительными трудностями. Основными препятствиями являются потеря энергии и декогеренция, которые ухудшают квантовые свойства, такие как запутанность и суперпозиция. Это может привести к снижению производительности, особенно во время удаленной зарядки или в средах с рассеиванием энергии.
Исследователи RIKEN обратились к "топологическим свойствам" — особенностям материала, которые остаются неизменными при деформации, такой как изгиб или скручивание. Их концепция конструкции батареи сочетает топологические свойства фотонных волноводов с квантовыми эффектами двухуровневых атомов. Используя топологические свойства, можно достичь идеальной зарядки на большом расстоянии и устойчивости к рассеиванию.
Наномасштабное хранение энергии
Исследование подчеркивает несколько критических преимуществ, делающих топологические квантовые батареи жизнеспособными. Они могут достичь "почти идеальной передачи энергии" за счет использования топологических свойств фотонных волноводов. Кроме того, исследование показало, что устойчивость к рассеиванию возможна, особенно в пределах одной подрешетки, когда зарядное устройство и батарея расположены в одном месте.
Ученые обнаружили, что рассеивание — обычно считающееся вредным для производительности батареи — также может использоваться для временного повышения мощности зарядки квантовых батарей.
Это исследование топологических квантовых батарей имеет значительные последствия для различных передовых технологий. Оно обещает наномасштабное хранение энергии, может привести к достижениям в области оптической квантовой связи, обеспечивая сверхбезопасную передачу данных на большие расстояния и многое другое.
Ранее мы писали, что ученым удалось снизить стоимость солнечной энергии на 40%. Исследователи в Австралии работают над способом снижения стоимости производства солнечной тепловой энергии на целых 40% с помощью небьющихся зеркал заднего вида, изначально разработанных для автомобилей.