Учени от австралийската национална научна агенция CSIRO са изградили прототип на квантова батерия, която се зарежда по-бързо с увеличаване на размера си – обратното на това, което се случва с конвенционалните батерии. Изследователите също така са демонстрирали, че устройството може да произвежда електрически ток, приближавайки концепцията с една стъпка по-близо до функционална система за съхранение на енергия.

Необичайната батерия е разработена от квантовия учен Джеймс Куач и неговия екип. Вместо да разчита на химични реакции, тя използва квантови ефекти, за да абсорбира и съхранява енергия. Прототипът е базиран на оптична микрокухина, състояща се от две малки огледала, разположени на около 100 нанометра едно от друго – приблизително хиляда пъти по-тънки от човешки косъм. Пространството между тях е запълнено с органични молекули багрила и е осветено с лазер.

Взаимодействието между светлината и молекулите създава хибридни състояния на светлина и материя, известни като поляритони. То също така произвежда феномен, наречен суперабсорбция, при който молекулите започват да действат колективно, вместо да абсорбират енергия независимо. Колкото повече молекули има, толкова по-бързо могат да абсорбират енергия – което означава, че по-голяма квантова батерия може да се зарежда по-бързо от по-малка.

Прототипът се зарежда за фемтосекунди и може да задържи съхранената енергия за наносекунди, приблизително милион пъти по-дълго от процеса на зареждане. Количеството енергия, което може да съхранява, е все още малко, само няколко милиарда електронволта, така че използването на такава батерия в смартфон или електрическо превозно средство засега е далеч от постижимо.

Последният пробив е, че изследователите са добавили още един слой, който им позволява да извличат електрически ток от квантовата батерия. Екипът все още анализира резултатите и планира да публикува подробностите в научна статия.

Едно от основните предимства на този подход е, че работи при стайна температура. Други конструкции на квантови батерии, базирани на свръхпроводящи материали, изискват температури под около -150 °C, което ги прави много по-малко практични извън специализирани среди.

Следователно най-вероятното ранно приложение на квантовите батерии са квантовите изчисления. Технологията би могла в крайна сметка да намали консумацията на енергия на квантовите компютри, като същевременно ги направи по-бързи и по-малко податливи на грешки, което потенциално би спомогнало за мащабирането на технологията.

Най-голямото предизвикателство все още е как да се извлече съхранената квантова енергия в стабилна, контролирана и полезна форма. Учените също така предупреждават, че квантовите ефекти са крехки и могат да бъдат нарушени от околната среда. Изследователите също така проучват хибридни дизайни, които комбинират квантови компоненти за бързо зареждане с конвенционални слоеве, способни да съхраняват енергия за по-дълги периоди.

Последният експеримент обаче демонстрира нещо, което звучи почти абсурдно от гледна точка на конвенционалните батерии: увеличаването на размера на батерията всъщност може да я направи по-бързо зареждана.

Снимка: Unsplash/CSIRO

Виж още: Това са първите подробности за ИИ робота на BYD, сочен за конкурент на Tesla Optimus