Учені змогли зарядити квантову батарею, порушивши правила фізики: як їм це вдалося

Дослідники з Токійського університету і Пекінського науково-дослідного центру обчислювальної техніки здійснили прорив у розробленні та експлуатації квантових батарей. Подробиці були опубліковані на сайті Токійського університету.

Квантові батареї поки що не використовуються в роботі реальних пристроїв, але з їхньою допомогою вчені можуть здійснити справжню революцію в галузях, що потребують малопотужних і портативних джерел енергії. Іншими словами, їх можна буде встановити на мобільну техніку, датчики, електромобілі. На відміну від акумуляторів, що використовують літій, квантові аналоги працюють на базі атомів або фотонів, що перебувають у квантових станах.

Науковці під керівництвом аспіранта Юаньбо Чена та доцента Есіхіко Хасегави з факультету інформатики та комунікаційної інженерії Токійського університету досліджували, як найефективніше заряджати квантову батарею. Вони використовували оптичні пристрої, — лазери і дзеркала, — для управління квантовими станами частинок у батареї. Ключову роль зіграв квантовий ефект невизначеного причинного порядку (indefinite causal order — ICO), який дає змогу подіям відбуватися в суперпозиції різних часових порядків. Наприклад, подія A може викликати подію B, а подія B може викликати подію A — і все це одночасно. Це неможливо у світі класичної фізики, де причинність слідує за чітким і фіксованим напрямком.

Акумулятор, що працює на основі ICO, мав підвищені показники ємності та енергоефективності. Заряд меншої потужності зміг забезпечити більше енергії і кращу продуктивність, ніж заряд високої потужності за тих самих умов. За словами аспіранта Чена, за допомогою ICO його група дослідників змогла на практиці зарядити акумулятор, що складається з квантових частинок. Під час тестування, вони зауважили значне збільшення накопиченої енергії та підвищення термічного ККД. Вони також виявили, що зарядний пристрій меншої потужності потенційно може забезпечувати більш високу енергію з більшою ефективністю,як порівняти із зарядним пристроєм більшої потужності, що використовує той самий пристрій, що стало несподіваним відкриттям.

Здатність ICO маніпулювати теплообміном у квантових системах може зробити революцію в уловлюванні сонячної енергії. Сонячні панелі, як відомо, втрачають ефективність через теплові втрати, але використання ICO може знизити ці втрати, що призведе до значного збільшення вироблення енергії.

Раніше ми повідомляли про те, що інженери з MIT працюють над створенням енергосховища, яке буде накопичувати сонячну енергію шляхом технології теплообміну.