Ученые из австралийского университета RMIT и национального научного агентства CSIRO нашли способ увеличить срок работы квантовых батарей в тысячу раз по сравнению с предыдущими экспериментами.

Результаты опубликованы в издании PRX Energy.

Квантовая батарея — это пока гипотетическое устройство, основанное на принципах квантовой механики. В отличие от обычных аккумуляторов, где энергия выделяется за счет химических реакций, здесь используются квантовые эффекты — например, способность частиц находиться в нескольких состояниях одновременно. Это может ускорить зарядку и увеличить емкость.

В новом исследовании команда проверила метод, который значительно продлевает жизнь такой батареи. Дэниел Тиббен, соавтор работы и аспирант RMIT, говорит, что они приблизились к созданию рабочего прототипа:

Мы разобрались с крошечной частью общей задачи, но наше устройство уже хранит энергию намного лучше, чем предыдущие версии.

До сих пор главной проблемой была быстрая разрядка — энергия утекала почти мгновенно после зарядки. В этот раз ученые собрали пять устройств и выяснили, что лучше всего они работают, когда два энергетических уровня идеально совпадают. Это позволило эффективнее удерживать заряд.

Самый удачный прототип сохранял энергию не наносекунды, как раньше, а целые микросекунды.

Звучит недолго, но это прорыв — он доказывает, что наш подход работает, — объясняют исследователи.

Профессор RMIT Даниэль Гомес, соавтор исследования, считает, что работа открывает путь к новым улучшенным моделям.

До практического применения еще далеко, но теперь мы знаем, как доработать конструкцию.

В перспективе такие батареи могли бы повысить КПД солнечных панелей или питать миниатюрную электронику.

Джеймс Куак, ведущий ученый CSIRO, участвовавший в проекте, подчеркивает:

Австралия — в авангарде исследований квантовых батарей, и это серьезный шаг вперед.

Если технологию удастся довести до ума, она может изменить правила игры в компактной энергетике. Например:

• Солнечные панели смогут накапливать энергию без традиционных аккумуляторов, снижая потери.
• Медицинские импланты получат крошечные долговечные источники питания.
• Квантовые компьютеры обзаведутся встроенными батареями, не требующими постоянной подзарядки.

Пока это лабораторные эксперименты, но даже микросекундное удержание заряда — доказательство, что квантовые эффекты можно использовать для хранения энергии.

Главный недостаток исследования — крайне малый срок сохранения энергии (микросекунды). Для реального применения нужно как минимум секунды или минуты. Кроме того, эксперименты проводились в идеально контролируемых условиях, а в реальном мире квантовые состояния легко разрушаются из-за внешних помех.

Ранее ученые создали идеальную квантовую батарею.