Унайближчі роки такі крихітні, але потужні батареї можуть революціонізувати все, від смартфонів до суперкомп'ютерів. Зберігання енергії ось-ось зробить величезний крок вперед, на передньому плані виходить нова концепція «топологічної квантової батареї». Теоретичне дослідження, проведене дослідниками з Центру квантових обчислень RIKEN та Науково-технологічного університету Хуачжун, показало, як ефективно розробити квантову батарею.
«Наше дослідження дає нові уявлення з топологічної точки зору та підказки щодо реалізації високопродуктивних мікронакопичувачів енергії», — сказав Чжи-Гуан Лу, перший автор дослідження.
Топологічні властивостіСвіт терміново потребує більш ефективного та сталого зберігання енергії, оскільки глобальний попит зростає, а стандартні хімічні батареї наближаються до межі своїх можливостей.
Квантові батареї — це нова концепція накопичення енергії, яка відрізняється від стандартних батарей використанням принципів квантової механіки, таких як суперпозиція, заплутаність та когерентність. Цей квантовий підхід обіцяє значні переваги в продуктивності,
включаючи швидше заряджання, збільшену ємність та підвищену ефективність.
Практична реалізація квантових батарей зіткнулася зі значними труднощами. Основними перешкодами є втрати енергії та декогеренція, які погіршують квантові властивості, такі як заплутаність та суперпозиція. Це може призвести до низької продуктивності, особливо під час дистанційної зарядки або в середовищах з розсіюванням енергії.
«Подолаючи практичні обмеження продуктивності квантових батарей, спричинені передачею та розсіюванням енергії на великі відстані, ми сподіваємося прискорити перехід від теорії до практичного застосування квантових батарей», – сказав Гуан Лу.
Дослідники RIKEN вивчили «топологічні властивості» – особливості матеріалу, які залишаються незмінними при деформації, такій як згинання або скручування. Концепція конструкції батареї унікальним чином поєднує топологічні властивос
https://youtu.be/HUxEa77xdFI
Нанорозмірне накопичення енергіїВони показали, що, використовуючи топологічні властивості, можна досягти ідеальної зарядки на великі відстані та стійкості до розсіювання.
ті фотонних хвилеводів з квантовими ефектами дворівневих атомів. Дослідження висвітлює кілька критичних переваг, які роблять топологічні квантові батареї життєздатними. По-перше, вони можуть досягти «майже ідеальної передачі енергії», використовуючи топологічні властивості фотонних хвилеводів.
Крім того, дослідження показало, що дисипативний імунітет можливий, зокрема, в межах однієї підґратки, коли зарядний пристрій та акумулятор розташовані в одному місці. А ось і головне: «Вони виявили, що розсіювання енергії, яке зазвичай вважається шкідливим для продуктивності акумулятора, також може бути використане для тимчасового підвищення зарядної потужності квантових акумуляторів», – зазначила команда в прес-релізі.
Це дослідження топологічних квантових батарей має значні наслідки для різних передових технологій. Воно є перспективним для нанорозмірного накопичення енергії, може призвести до досягнень в оптичному квантовому зв'язку, забезпечуючи надбезпечну передачу даних на великі відстані та багато іншого. Активно ведуться дослідження та розробки квантових батарей.
У лютому команда CSIRO успішно створила прототип квантової батареї за допомогою мікрорезонатора. Цей пристрій має крихітний простір з органічними молекулами, розташованими між дзеркалами, які затримують лазерне світло та дозволяють молекулам поглинати енергію з нього.
Минулого року дослідники з Генуезького університету, як повідомляється, представили нову квантову батарею, яка використовує спіни електронів — фундаментальну квантово-механічну властивість — для зберігання енергії. Дослідники RIKEN планують продовжувати роботу над перетворенням теорій квантових пристроїв на практичні застосування. Висновки були опубліковані в журналі Physical Review Letters
