Прощай, литий: ученые разработали квантовую батарею, которая заряжается за фемтосекунды
Источник изображения: CSIRO через BBC
Специалисты австралийского государственного научного агентства CSIRO создали экспериментальный образец квантового аккумулятора с парадоксальной особенностью: темпы его зарядки возрастают по мере масштабирования системы. Кроме того, авторам проекта удалось трансформировать запасённую квантовую энергию в электрический ток, что существенно приближает разработку к практическому применению.
Исследования проводятся под руководством квантового физика Джеймса Куача. В отличие от традиционных литий-ионных ячеек, в этой системе отсутствуют химические реакции: её функционирование целиком опирается на эффекты коллективного квантового взаимодействия света с веществом.
Конструкция базируется на оптическом микрорезонаторе из двух миниатюрных зеркал, дистанция между которыми составляет порядка 100 нанометров — это приблизительно в тысячу раз тоньше человеческого волоса. Зазор между отражающими поверхностями заполнен молекулами органического красителя и облучается лазером.
Связывание фотонов с молекулами красителя порождает квазичастицы — поляритоны, представляющие собой гибридные состояния материи и света. Это провоцирует эффект сверхпоглощения: частицы аккумулируют входящую энергию синхронно, действуя как единый слаженный ансамбль.
В этом и заключается ключевое преимущество концепции: чем выше концентрация задействованных молекул, тем быстрее происходит поглощение фотонов. Соответственно, увеличение физических масштабов квантовой батареи не затягивает время зарядки, как это происходит с привычными аккумуляторами, а наоборот, сокращает его.
Продемонстрированный прототип заряжается за считанные фемтосекунды (квадриллионные доли секунды), удерживая полученный заряд на протяжении наносекунд — то есть в миллион раз дольше, чем длится сам процесс накачки.
Несмотря на успех, до создания батарей для смартфонов или электромобилей ещё далеко. Ёмкость текущей конфигурации ничтожна и исчисляется несколькими миллиардами электронвольт. Главный вызов для учёных состоит не только в многократном увеличении ёмкости, но и в обеспечении стабильного съёма энергии.
Недавний эксперимент стал ключевым прорывом в данном направлении: благодаря интеграции дополнительного слоя исследователи смогли снять с квантового устройства электрический ток. Полный массив экспериментальных данных в настоящее время готовится к публикации в профильном научном издании.
Не менее важным достоинством технологии CSIRO выступает её работоспособность при комнатной температуре. Большинство конкурирующих квантовых архитектур используют сверхпроводники и требуют глубокой заморозки (ниже -150 °C), что существенно усложняет их потенциальное внедрение в повседневную технику.
Источник: iXBT
«Бюро 1440» готовит 374 спутника «Рассвет-4» для российского аналога Starlink
Gemini зациклился: Android Auto снова и снова уточняет, кому звонить
От Балтики до Тихого океана: сеть 5G «Билайна» заработала еще в 13 городах
Чтение и аудиокниги в одной подписке: «Литрес» стал частью «СберПрайма»
Intel, прощай?
Рекурсивное самоулучшение ассистента: дообучение нейросети с помощью LoRA
В России появился защищённый RugKing 5 Pro с аккумулятором на 20 000 мАч за 23 100 рублей
Представлен компактный магнитный пауэрбанк Ugreen MagFlow Qi2.2 Slim с зарядкой трех устройств одновременно