Ученые создали квантовую батарею, заряжающуюся за фемтосекунды

Исследователи из австралийского национального научного агентства КСИРО создали прототип квантовой батареи, принципиально отличающейся от традиционных литий-ионных аккумуляторов. Эта новая технология привлекает внимание специалистов тем, что скорость зарядки увеличивается вместе с размером устройства, а также способностью генерировать электрический ток. Об этом сообщает Иксбт.ком сообщает об этом.

Согласно данным Иксбт.ком, новая разработка ведется командой под руководством квантового физика Джеймса Куача. В отличие от традиционных аккумуляторов, данное устройство не полагается на химические реакции для накопления энергии, а использует коллективные квантовые эффекты, основанные на взаимодействии света и материи.

Как работает квантовая батарея

Основу устройства составляет оптический микрорезонатор, состоящий из двух крошечных зеркал, расположенных на расстоянии всего 100 нанометров друг от друга. Это примерно в тысячу раз тоньше человеческого волоса. Пространство между зеркалами заполнено молекулами органического красителя и освещается с помощью лазера.

Взаимодействие фотонов с молекулами создает гибридные состояния света и материи — поляритоны. В результате возникает эффект сверхпоглощения, и молекулы начинают поглощать энергию не независимо, а коллективно. Чем больше количество молекул в системе, тем быстрее происходит процесс поглощения энергии.

Перспективы и практическое применение

На данный момент экспериментальный образец способен заряжаться за фемтосекунды — одну квадриллионную долю секунды. Накопленная энергия сохраняется в течение времени, примерно в миллион раз превышающего процесс зарядки, то есть наносекунды. Тем не менее технология пока очень далека от уровня аккумуляторов, предназначенных для смартфонов или электромобилей.

Емкость текущего прототипа микроскопична и составляет всего несколько миллиардов электрон-вольт. Главная задача, стоящая перед исследователями, — не только увеличить этот показатель, но и обеспечить стабильный отбор накопленной энергии. Последний проведенный эксперимент стал важным шагом в этом направлении: команда добавила дополнительный слой, позволяющий получать электрический ток из батареи.

Еще одно важное преимущество разработки КСИРО заключается в том, что она может работать при комнатной температуре. Некоторые альтернативные концепции квантовых батарей требуют использования сверхпроводников и охлаждения до температур ниже -150 °К, что значительно затрудняет практическое применение.