Батареи питают все более широкий спектр устройств и приборов, но сегодняшние батареи по-прежнему ограничены временем работы и временем зарядки. Хотя самые быстрые смартфоны могут заряжаться менее чем за 10 минут, при нормальных условиях использования они все равно разряжаются примерно через день. Однако новые разработки в области квантовых аккумуляторных технологий открывают путь к тому, чтобы в будущем батареи работали гораздо дольше и заряжались гораздо быстрее, чем сегодня.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Light: Science and Applications, подробно описано, как исследователи разработали первый прототип работающей квантовой батареи, которая заряжалась, сохраняла энергию, а затем разряжалась. При этом он завершил полный цикл аккумуляторной батареи, став первым прототипом квантовой батареи, совершившим скачок от теории к реальности.
Чтобы протестировать прототип, первые исследователи зарядили батарею с помощью лазера, что заняло всего несколько фемтосекунд. Для справки: это миллионная миллиардная доля секунды. Такая невообразимо быстрая скорость зарядки стала возможной благодаря уникальным свойствам квантовых батарей, которые заряжаются быстрее, когда их емкость больше. В отличие от обычных батарей, молекулы в квантовых батареях подвержены коллективному воздействию, что позволяет им более эффективно хранить энергию.
Затем было замечено, что крошечный прототип батареи удерживает заряд примерно на шесть порядков дольше, чем время, необходимое для зарядки до разрядки. Весь процесс от начала зарядки до полной разрядки занял лишь небольшую долю секунды, но исследователи предположили, что новую технологию однажды можно будет масштабировать для производства аккумуляторов коммерческого уровня.
Маленькая батарея, большие возможности
В беседе с The Guardian ведущий исследователь исследования доктор Джеймс Куах сказал, что достаточно большая батарея с теми же свойствами, что и прототип, может заряжаться за минуту и оставаться заряженной в течение нескольких лет. Поскольку прототип также заряжался с помощью лазера, не было необходимости в физическом контакте аккумулятора с терминалом. Он привел пример дрона, сказав, что «вы сможете заряжать его, пока он находится в полете», и добавил, что «как только технология станет зрелой (…), вам больше не нужно будет останавливать машину (…), чтобы зарядить его».
У новой технологии может быть большой потенциал, но владельцам электромобилей не следует ожидать, что в обозримом будущем они откажутся от проводных домашних и дорожных быстрых зарядных устройств. Текущий прототип батареи способен удерживать заряд лишь в течение нескольких миллиардных долей секунды, и он может удерживать лишь очень небольшое количество заряда. Тем не менее, это еще одна захватывающая разработка в области квантовых исследований, в которой в последние годы ученые создали множество других невероятно звучащих технологий.
В 2025 году ученым Оксфордского университета удалось разработать способ телепортации данных между двумя квантовыми компьютерами, используя запутанность между кубитами. Если прототип квантовой батареи действительно можно масштабировать, его, скорее всего, сначала будут использовать в квантовых вычислениях, а затем потенциально адаптируют для более широкого спектра применений.
