Изследователи от австралийската национална научна агенция CSIRO разработиха прототип на квантова батерия с необичайно свойство: нейната скорост на зареждане се увеличава заедно с увеличаване на размера ѝ. Освен това учените успяха да генерират електрически ток от съхранената енергия, което доближава концепцията до създаване на пълноценно устройство.
Разработката се извършва от екипа на квантовия физик Джеймс Куач. За разлика от литиево-йонните батерии, прототипът на квантовата батерия не използва химически реакции за съхраняване на енергия. Вместо това, устройството разчита на колективните квантови ефекти на светлината и взаимодействието на материята.
Основата на устройството е оптична микрокухина, направена от две малки огледала, разположени на около 100 нанометра едно от друго – около хиляда пъти по-малки от дебелината на човешки косъм. Пространството между огледалата се запълва с молекули на органичното багрило и се осветява с лазер.
Взаимодействието на фотоните с молекулите създава хибридни състояния на светлина и материя – поляритони. В този случай възниква ефект на суперабсорбция: молекулите започват да абсорбират енергия колективно, а не независимо една от друга.
Тук се проявява основното необичайно свойство на технологията. Колкото повече молекули участват в системата, толкова по-бързо се усвоява енергията. Следователно увеличаването на размера на квантовата батерия теоретично не забавя нейното зареждане, както може да се очаква от конвенционална батерия, а напротив, ускорява го.
Експерименталният образец на батерията се зарежда за фемтосекунди — квадрилионни от секундата. Натрупаната енергия се съхранява за наносекунди, тоест около милион пъти по-дълго от самия процес на зареждане.
Технологията обаче е изключително далеч от реализация в смартфон или електрическа кола. Капацитетът на настоящия прототип е изключително малък – само няколко милиарда електронволта. Основната задача на учените е не само да увеличат този показател, но и стабилно да извличат натрупаната енергия.
Последният експеримент е важна стъпка в тази посока. Екипът добави допълнителен слой към дизайна, който направи възможно получаването на електрически ток от квантовата батерия. Подробните резултати все още се анализират и ще бъдат представени в отделна научна статия.
Друго предимство на дизайна на CSIRO е, че прототипът работи при стайна температура. Някои алтернативни концепции за квантови батерии използват свръхпроводници и изискват охлаждане под около -150°C, което прави практическите приложения много по-трудни.
