Квантові батареї зможуть заряджати смартфони "за секунди": як цього доб'ються вчені
Найближчими роками крихітні, але потужні батареї можуть зробити революцію в усьому, від смартфонів до суперкомп'ютерів. Теоретичне дослідження Центру квантових обчислень RIKEN і Університету науки і технологій Хуачжун (КНР) показало, як ефективно спроектувати квантову батарею.
Про це пише Physical Review Letters.
Топологічні властивості квантових батарей
Квантові батареї — це нова концепція зберігання енергії, яка відрізняється від стандартних батарей використанням принципів квантової механіки, таких як суперпозиція, заплутаність і когерентність. Квантовий підхід в акумуляторних технологіях обіцяє значні переваги в продуктивності, включно з більш швидким заряджанням, підвищеною ємністю і поліпшеною ефективністю.
Однак практична реалізація квантових батарей зіткнулася зі значними труднощами. Основними перешкодами є втрата енергії та декогеренція, які погіршують квантові властивості, такі як заплутаність та суперпозиція. Це може призвести до зниження продуктивності, особливо під час віддаленого заряджання або в середовищах із розсіюванням енергії.
Дослідники RIKEN звернулися до "топологічних властивостей" — особливостей матеріалу, які залишаються незмінними під час деформації, як-от вигин або скручування. Їхня концепція конструкції батареї поєднує топологічні властивості фотонних хвилеводів із квантовими ефектами дворівневих атомів. Використовуючи топологічні властивості, можна досягти ідеальної зарядки на великій відстані та стійкості до розсіювання.
Наномасштабне зберігання енергії
Дослідження підкреслює кілька критичних переваг, що роблять топологічні квантові батареї життєздатними. Вони можуть досягти "майже ідеальної передачі енергії" за рахунок використання топологічних властивостей фотонних хвилеводів. Крім того, дослідження показало, що стійкість до розсіювання можлива, особливо в межах однієї підрешітки, коли зарядний пристрій і батарея розташовані в одному місці.
Вчені виявили, що розсіювання, яке зазвичай вважають шкідливим для продуктивності батареї, також може використовуватися для тимчасового підвищення потужності зарядки квантових батарей.
Це дослідження топологічних квантових батарей має значні наслідки для різних передових технологій. Воно обіцяє наномасштабне зберігання енергії, може призвести до досягнень у галузі оптичного квантового зв'язку, забезпечуючи надбезпечне передавання даних на великі відстані та багато іншого.
Раніше ми писали, що вченим вдалося знизити вартість сонячної енергії на 40%. Дослідники в Австралії працюють над способом зниження вартості виробництва сонячної теплової енергії на цілих 40% за допомогою небитких дзеркал заднього виду, спочатку розроблених для автомобілів.