Квантовые батареи пока не так известны, как другие квантовые устройства, например квантовые компьютеры, но они могут стать важной частью будущих технологий.
Исследователи из Университета RMIT в Австралии и национального научного агентства CSIRO показали, что новый метод может увеличить время работы квантовых батарей в 1000 раз по сравнению с предыдущими демонстрациями.
Квантовые батареи пока существуют в основном в теории и в лабораторных экспериментах. В этих устройствах для хранения и высвобождения энергии используются квантовая суперпозиция и взаимодействие между электронами и фотонами — частицами света. Теоретически это может привести к созданию батарей, которые заряжаются чрезвычайно быстро и могут даже заряжаться от комнатного света.
Обычные батареи, напротив, заряжаются за счёт химических реакций.
Новая веха, подробно описанная в статье, опубликованной в журнале PRX Energy, — это шаг к созданию работающих квантовых батарей.
«Хотя мы и решили небольшую задачу в рамках общего проекта, наше устройство уже намного лучше хранит энергию, чем его предшественники», — говорит соавтор исследования Даниэль Тиббен, кандидат наук в RMIT.
Предыдущие лабораторные эксперименты с квантовыми батареями страдали от быстрого разряда, когда батареи теряли накопленную энергию почти так же быстро, как устройство заряжалось.
Тиббен и его коллеги создали 5 тестовых устройств, которые лучше всего заряжались, когда два энергетических уровня внутри атомов были идеально выровнены.
Их квантовые батареи удерживают заряд в течение микросекунд (миллионных долей секунды), что примерно в тысячу раз лучше, чем время хранения в наносекундах (миллиардных долях секунды) у устройств, которые ранее удерживали рекорд.
«Хотя до создания работающей квантовой батареи может пройти ещё некоторое время, это экспериментальное исследование позволило нам разработать следующую итерацию устройств, — говорит соавтор Даниэль Гомез, физико-химик из RMIT. — Есть надежда, что однажды квантовые батареи можно будет использовать для повышения эффективности солнечных элементов и питания небольших электронных устройств».
«Австралия лидирует в экспериментальных исследованиях квантовых батарей, и эта работа — значительный шаг вперёд», — говорит соавтор Джеймс Куоч, научный руководитель группы CSIRO по квантовым батареям.