Учені розробили квантову батарею, яка заряджається в 200 разів швидше за звичайну

Учені з Південної Кореї розробили квантову технологію, яка дозволить прискорити зарядку електромобілі у 200 разів. Вони опублікували статтю в науковому журналі Physical Review Letters, передає сайт EurekAlert.

Співробітники Центру теоретичної фізики складних систем Інституту фундаментальних наук (IBS) звернулися до явища квантової заплутаності, щоб прискорити відносно повільне заряджання акумуляторів електромобілів. Вони запропонували спосіб, як можна одночасно заряджати всі енергетичні осередки.

Незважаючи на стрімкий розвиток галузі електромобілів, їхні батареї все ще мають меншу щільність енергії, ніж пальне, а від цього залежить дальність пробігу. Зараз повна зарядка акумулятора в домашніх умовах займає близько 10 годин, а при підключенні до найшвидших зарядних станцій процес займає 20-40 хвилин. Час очікування залишається великим недоліком електромобілів, порівняно з дизельними або бензиновими, заправка яких займає лічені секунди.

У 2012 році Роберт Алікі та Марк Фаннес запропонували концепцію квантової батареї, що швидко заряджається, в основі якої лежить одночасна зарядка всіх осередків у колективному порядку за допомогою квантової заплутаності — явища, при якому квантові стани двох або більшої кількості об'єктів виявляються взаємозалежними. Така колективна зарядка неможлива в класичних батареях, де елементи заряджаються паралельно незалежно один від одного.

Пізніше вчені з'ясували, що квантову перевагу можуть забезпечувати два явища: глобальна операція, при якій всі осередки одночасно повідомляються з усіма іншими, і "зв'язок усіх із усіма", тобто кожен осередок може "зв'язуватися" з будь-яким іншим окремо. Як показало дослідження команди з IBS, вирішальне значення мають глобальні операції, а попарними зв'язками можна знехтувати.

Дослідники запропонували конкретний спосіб розробки квантової батареї, а також визначили зразкову швидкість заряджання. На їхню думку, якщо в класичних акумуляторах максимальна швидкість зарядки лінійно збільшується разом із кількістю елементів, то у квантовій — квадратично, тобто відразу в багато разів.

Наприклад, вони запропонували автомобільну батарею, що містить приблизно 200 осередків — використання квантової заплутаності збільшить швидкість зарядки приблизно у 200 разів у порівнянні з класичною технологією. В результаті час зарядки в домашньому гаражі скоротиться з 10 години до 3 хвилин, а на спеціалізованих станціях — із пів години до декількох секунд.

Учені припускають, що квантову зарядку можна широко використовувати як для електромобілів, так і для побутової електроніки. Крім того, їх можна використовувати в майбутніх термоядерних електростанціях, для зарядки та розрядки яких потрібна велика кількість енергії.

Раніше фізики наблизилися до створення квантових батарей, що заряджаються від світла. Вони планують зібрати робочий прототип у найближчі 3-5 років.