MY.UAНовости
Революция в энергетике: как работают квантовые батареи и когда смогут питать гаджеты
Революция в энергетике: как работают квантовые батареи и когда смогут питать гаджеты

Революция в энергетике: как работают квантовые батареи и когда смогут питать гаджеты

Ученые уверяют, что благодаря квантовому состоянию огромные аккумуляторы будут заряжаться тем быстрее, чем они больше, но могут быть и достаточно маленькими, чтобы поместиться в смартфоне или ноутбуке.

Группы ученых по всему миру работают над технологией квантовых аккумуляторов, которые будут лучше держать заряд, чем обычные. Издание Gizmodo объяснило, как такие батареи будут работать и когда появятся.

Старые и новые батареи

Аккумуляторы — это довольно обширная сфера технологий, использующих химические реакции для производства и хранения электрической энергии. В бытовых моделях электричество появляется благодаря потоку электронов в цепи. Для этого человечество более чем за 200 лет использовало разные элементы, в основном кислоты и металлы, и до сих пор продолжает экспериментировать с составом батареек.

В 1859 году появился свинцово-кислотный аккумулятор, первый из своего рода, способный перезаряжаться путем изменения направления тока в системе. Такие до сих пор используются в автомобилях с двигателями внутреннего сгорания, но в других сферах применяются редко из-за большого веса.

В конце 20-го века появились легкие, компактные и емкие литий-ионные батареи, в которых литий сочетается с различными металлами и фосфатами, а также жидкими электролитами. Они стали очень популярными и сейчас питают почти все мобильные гаджеты. Загвоздка в том, что они используют все тот же принцип химической реакции, который не менялся ни разу за всю историю.

Чем полезна квантовая физика

Теперь же им на смену идет квантовый принцип. Если вкратце, то есть особое квантовое состояние, где частицы ведут себя совершенно иначе, нежели в обычном мире. Перейти или отправить что-то в это состояние можно только при экстремальных условиях, например в вакууме или при очень низкой температуре. Тогда одна частица может действовать как несколько разных вещей одновременно.

Еще есть такое явление, как квантовая запутанность, когда квантовые частицы определяют характеристики друг друга. В квантовых компьютерах это позволяет кодировать информацию и гораздо быстрее ее обрабатывать, чем на обычных. Но как-только какое-то значение становится определенным, квантовое состояние прекращается, а система переходит в обычное.

Так выглядит квантовая установка в лаборатории
Фото: The New York Times

Как представляют квантовые батареи сейчас

При подходящих условиях квантовое состояние хранится довольно долго. Если правила квантовой механики удастся применить к батареям, то они смогут заряжаться за считанные минуты и удерживать заряд сотни лет.

Как и обычные, квантовые аккумуляторы смогут хранить энергию, но их принцип работы будет совершенно иным. В отличие от химических реакций, которые одновременно заряжают и расходуют запасенную энергию батареи, квантовые батареи питаются за счет квантовой запутанности или поведения, более тесно связывающих батарею и ее источник.

"Квантовые батареи состоят из множества квантовых ячеек, которые действуют как одна большая квантовая батарея. Проблема состоит в том, как сохранить квантовые свойства в течение длительного времени", — объяснил Джу-Ен Гым, квантовый физик из Сеульского национального университета в Южной Корее.

Ученым необходимо решить одну большую проблему, чтобы новые батареи могли использовать все: как поддерживать их в хрупком состоянии запутанности за пределами лабораторий. Решением может стать сверхпроводник, работающий при комнатной температуре, но таких пока не открыли.

Некоторые продвижения в этом направлении уже есть. Группа из пяти ученых недавно решила попытать счастья в квантовых системах, выведенных из равновесия. Исследователи заметили на коллоквиуме, что квантовая запутанность связана с тем, насколько быстро энергия может храниться в квантовых системах многих тел.

Этот вывод подстегнул рассматривать квантовые системы как устройства хранения энергии. В 2018 году та же команда смоделировала квантовую батарею Дике с твердотельной архитектурой, а в 2022 году она протестировала базовую структуру квантовой батареи в лабораторных условиях с использованием мишени, зеркал и лазерных лучей.

В конце 2023 года другая группа исследователей предложила систему, с помощью которой квантовые батареи могли бы заряжаться в неопределенном причинно-следственном порядке (indefinite causal order или or ICO). Согласно их выводам, такие системы могут превзойти традиционные протоколы зарядки батарей.

"Мы увидели огромный прирост как в энергии, запасенной в системе, так и в термическом КПД. И, как это ни парадоксально, мы обнаружили удивительный эффект взаимодействия, обратный тому, что вы могли ожидать: зарядное устройство меньшей мощности может обеспечить более высокую энергию с большей эффективностью, чем зарядное устройство сравнительно большей мощности, использующее то же устройство", — рассказал автор исследования Юаньбо Чен из Токийского университета (Япония) во время конференции.

Важно Квантовые батареи стали в 4 раза эффективнее: что придумали ученые и где они их применят

Существуют разные пути для реализации такой футуристичной технологии. В прошлом месяце команда из Гданьского университета и Университета Калгари предложила квантовую систему зарядки аккумулятора, которая максимизирует количество энергии, хранимой в батарее, при этом минимизируя количество энергии, которая рассеивается (или теряется) в процессе зарядки. Она решила соединить квантовую батарею и зарядное устройство к ней одним резервуаром для повышения эффективности передачи энергии. По оценкам команды, благодаря новому процессу зарядки аккумулятор может хранить в четыре раза больше энергии, чем при использовании обычного зарядного устройства.

По словам физика Джеймса Куаха з Университета Аделаиды в Австралии, в обычных батареях молекулы и атомы работают по отдельности, тогда как в квантовых они действуют в унисон как волна. Благодаря этому зарядка квантовых аккумуляторов большей емкости занимает намного меньше времени, если использовать достаточно мощные зарядные устройства.

"Сейчас зарядка квантовой батареи, которая сохраняет около микроджоуля энергии в течение нано- и миллисекунд, занимает от фемто до пикосекунд. Хотя это не кажется большим сроком, на самом деле время его хранения более чем в миллион раз превышает время зарядки. Для сравнения: это будет эквивалентно обычной батарее, которая заряжается за несколько минут и способна удерживать этот заряд в течение сотен лет", — говорит ученый.

А некоторые физики предполагают, что время зарядки квантовой батареи обратно пропорционально количеству кубитов в системе. То есть, чем больше сам акумулятор, тем быстрее он заряжается.

Когда появятся квантовые батареи

Пока разработка квантовых батарей находится в зачаточном состоянии, хотя процесс набирает обороты, и готовые устройства выпустят на рынок еще не скоро. Сложнее всего сохранить системы в квантовом состоянии при их уменьшении.

Джеймс Куах считает, что квантовые батареи можно поместить в смартфоны или автомобили, но на актуальном этапе развития им нужны экстремально холодные и спокойные условия. Возможно, ядерный синтез появится раньше. Если же квантовые аккумуляторы таки будут созданы, то могут навсегда изменить сбор, доставку и контроль энергии человечеством.

Поделиться
Поделиться сюжетом
Источник материала
Почему нельзя спать с открытыми окнами: неожиданный ответ
Gazeta UA
2025-06-28T02:21:22Z
Как узнать, что у человека порча: основные признаки и советы
Comments UA
2025-06-24T06:15:10Z
Эффективный способ выспаться: ученые назвали лучшую позу для сна
Фокус
2025-06-21T07:15:50Z
Лайфгак, как хранить укроп свежим в холодильнике без замораживания
TSN
2025-06-28T17:03:08Z
Лекарства от укачивания превращают людей в зомби и стали инструментом преступников
TSN
2025-07-03T14:06:23Z
Это может быть инфаркт: кардиолог объяснил, как распознать угрожающее состояние при нетипичных симптомах
Знай
2025-07-03T13:51:36Z
Нужно мыть малину перед употреблением или перед замораживанием
TSN
2025-06-28T17:03:02Z
Опасное заболевание: как уберечься от дифтерии
ZN UA
2025-06-27T22:24:41Z
На чем жарить: диетолог назвала масла, которые подходят для этого и которых надо избегать
UAToday
2025-06-23T09:00:41Z
Запасайтесь уже сейчас: Украине грозит резкое удорожание важного продукта
Знай
2025-06-29T16:00:44Z
Курс валют на 3 июля: сколько стоят доллар, евро и злотый
TSN
2025-07-03T07:09:36Z
Дополнительные 2000 грн к пенсии: кто может получить
Знай
2025-06-27T18:36:38Z
Россия захватила второе из четырех месторождений лития в Украине – Le Figaro
ZN UA
2025-06-27T11:24:21Z
Олигархи РФ вывели из экономики почти 2 трлн рублей за год - СМИ
Корреспондент
2025-07-03T14:45:40Z
Курс валют на 4 июля: сколько будут стоить доллар, евро и злотый
TSN
2025-07-03T14:27:11Z
Производители предупредили украинцев о значительном росте цен на хлеб
UAToday
2025-06-23T19:45:16Z
Скандал в Германии: из помощи для Украины "исчез" почти миллиард евро, — Bild
Хвиля
2025-06-29T00:15:31Z
Субсидия на коммуналку: некоторые украинцы получат выплаты задним числом
Знай
2025-06-23T17:36:40Z
Россия нанесла удар по пригороду Харькова: подробности от Терехова
Апостроф
2025-06-28T18:48:07Z
Euractiv: в Европе начали тайно готовиться к сокращению военного присутствия США
Европейская правда
2025-07-03T12:15:10Z
Путин готовится значительно усилить ракетный террор Украины: названы 5 наиболее опасных городов
Comments UA
2025-06-24T14:00:47Z
Польша отреагировала на прекращение поставок оружия США
Корреспондент
2025-07-03T14:30:17Z
В Венгрии карикатуру на Зеленского использовали в кампании против оппозиции
Корреспондент
2025-07-03T14:57:41Z
После остановки помощи США и разговора с Путиным: Трамп собирается поговорить с Зеленским
Comments UA
2025-07-03T14:57:28Z
Хороших новостей ждать не стоит: эксперты назвали три сценария завершения войны в Украине
Знай
2025-06-22T20:30:05Z
Воевать отправят всех: в Украине жестко взялись за уклонистов – к чему готовиться
Знай
2025-06-28T02:30:53Z
Зеленский ответил Путину о встрече
Comments UA
2025-06-19T21:00:24Z
Как американцы моют посуду: почему в США не используют губку
UAToday
2025-06-27T10:06:26Z
Зачем эксперты советуют брать с собой салфетку, когда идете покупать клубнику на рынок: хитрый трюк
TSN
2025-06-26T15:36:49Z
Какие деревья притягивают успех и деньги, как магнитом: их нужно обязательно посадить возле дома
TSN
2025-06-29T13:51:56Z
Что рассыпать в междурядье, чтобы морковь выросла сладкой: результат вас непременно удивит
TSN
2025-06-29T15:06:26Z
Этот корейский салат из кабачков готовится в считанные минуты: к мясу или просто с хлебом – идеально
Telegraf
2025-07-03T14:51:29Z
Гороскоп на 4 июля: удачные сделки у Тельцов, новая глава жизни у Рыб
Telegraf
2025-07-03T14:18:05Z
Чому не варто залишати брудний посуд на ніч. Це варто знати
Gazeta UA
2025-06-28T15:51:36Z
Летний отдых с шашлыками: что стоит знать, чтобы не попасть на штраф
Новости Украины
2025-07-02T18:24:07Z
Популярный курорт Украины атаковали насекомые. В сети показали впечатляющие кадры
Telegraf
2025-06-24T10:36:53Z
3 июля: какой сегодня день и от чего нужно воздержаться
Comments UA
2025-07-02T21:54:57Z
Дополнительные выплаты от ООН: успейте оформить до конца июля
Знай
2025-06-28T08:21:47Z
Движение через украинскую границу значительно возросло: какими пунктами пропуска пограничники советуют не пользоваться
TSN
2025-06-29T08:06:56Z
Светлана Павелецкая рассказала, нашла ли общий язык с детьми Дмитрия Кулебы
Комсомольская правда
2025-06-23T06:52:55Z
Разногласия транслитерации в водительском удостоверении и загранпаспорте: что делать в таком случае
Знай
2025-07-03T14:51:51Z
На границе с Румынией временно приостановят оформление транспортных средств
Корреспондент
2025-07-03T14:51:17Z
24 июня большой церковный праздник: что можно и нельзя делать сегодня
Comments UA
2025-06-24T05:33:57Z
"Здесь должны были спать дети": появились кадры разрушенной комнаты детей Тополи
GlavRed
2025-06-23T06:40:50Z
Без этого пенсию не начислят: тысячи пожилых людей столкнулись с проблемой
Хвиля
2025-06-29T17:15:44Z
Россия пытается взять большой город в полукольцо: есть ли успехи у солдат Путина
GlavRed
2025-06-28T07:27:54Z
Льготы аннулируют: для кого проезд в общественном транспорте станет платным
Знай
2025-06-28T02:12:25Z
Синоптики обновили прогноз на среду
Gazeta UA
2025-07-02T05:51:53Z
Россия атаковала Харьков: что известно о "прилете"
TSN
2025-06-29T06:06:56Z
Дополнительные ограничения вводят в Киеве: возможны проверки транспорта
Comments UA
2025-07-03T15:00:49Z
В Одессе археологи нашли уникальный артефакт XIV века, который опровергает российскую пропаганду: видео
TSN
2025-07-03T14:51:58Z
В Харькове прогремели взрывы, россияне атаковали город и область ударными дронами
ZN UA
2025-06-29T21:52:59Z
Еще один китаец попал в плен ВСУ: что рассказывает наемник об армии РФ
TSN
2025-06-27T16:33:46Z
В Киеве на месте разрушенного подъезда многоэтажки произошло повторное разрушение
ZN UA
2025-06-23T09:57:04Z
Камалия рассекретила, что стало последней каплей в ее браке с Захуром: "Умоляла год"
TSN
2025-06-27T09:21:29Z
Ведущая Анна Свиридова жестко высказалась об изменнице Оксане Байрак: "Мне совершенно не больно"
Знай
2025-07-01T18:51:11Z
В России умерла звезда фильма Ирония судьбы
Корреспондент
2025-06-21T09:09:23Z
Звезда Лиги смеха вернулась после кровоизлияния в мозг
Корреспондент
2025-06-24T08:24:02Z
"У меня есть вина перед Дмитрием": Сергей Притула рассказал об ошибках в воспитании сына
Апостроф
2025-07-03T14:45:15Z
"Цей сон": сеть подорвала полная версия песни в исполнении хора "Гомін"
Апостроф
2025-07-03T14:36:11Z
Руслана шокировала подробностями "прилета" возле своего дома: "Пошли трещины"
TSN
2025-07-01T16:21:12Z
Камалия шокировала, какие зависимости помогают ей успокаиваться: "Ужасная привычка"
TSN
2025-06-28T05:03:18Z
"Быстро растет и убивает": Камалия поделилась историей борьбы с раком груди
Апостроф
2025-06-27T15:51:58Z
Россия ударила по зданию ТЦК в Полтаве: есть погибшие и раненые
Telegraf
2025-07-03T12:54:38Z
ОГП: В Одессе нашли убитой 7-летнюю девочку. Задержан 31-летний сосед – видео
Лига
2025-06-19T20:18:17Z
В Ивано-Франковской области нашли в лесу 5-летнего мальчика спустя трое суток поисков
Комсомольская правда
2025-06-21T07:57:23Z
В Харькове задержанного оставили умирать в камере - ГБР расследует. ВИДЕО
Новости Украины
2025-06-27T10:18:49Z
Мужчина с топором напал на пассажиров поезда: есть раненые
Comments UA
2025-07-03T14:57:34Z
В Одессе «прилет» баллистики: что известно
Comments UA
2025-07-03T14:42:10Z
На Закарпатье пограничник сбежал в Словакию, где попросил убежище
Корреспондент
2025-06-28T02:48:46Z
Девятая жертва российской атаки на Киев - 11-летняя девочка
Корреспондент
2025-06-23T16:55:02Z
Атака на Киевщину: разрушен отель с клиникой, есть погибшая и пострадавшие
Корреспондент
2025-06-23T03:15:35Z
Toyota RAV4 стала самым популярным автомобилем в мире
Корреспондент
2025-07-01T17:09:59Z
Надежные и недорогие: 5 брендов автомобилей, заставляющих надолго забыть о СТО
Знай
2025-06-27T11:51:00Z
Франция требует от Tesla прекратить рекламировать автомобили как беспилотные и угрожает штрафом
Европейская правда
2025-06-24T15:54:56Z
Чего не стоит оставлять в авто в жару: 10 вещей, которые могут стать опасными
Комсомольская правда
2025-07-03T06:45:11Z
Пересечение границы на авто: как подготовиться к поездке
ZN UA
2025-07-02T22:24:31Z
Tesla рассказала, что влияет на деградацию батарей в электромобилях
Корреспондент
2025-07-02T20:06:14Z
Продажи Jaguar в Европе упали на 97%
Корреспондент
2025-07-02T19:15:54Z
Может вызвать пожар в салоне: 3 вещи, которые категорически нельзя оставлять в машине в жару
Фокус
2025-07-02T17:51:15Z
Bentley обновила логотип
Корреспондент
2025-07-02T16:42:38Z
Пакьяо возвращается: легенда бокса объяснил мотивацию
Корреспондент
2025-06-27T08:18:01Z
Саудовский гранд предлагает Эрнандесу феноменальный контракт
Корреспондент
2025-06-23T15:45:30Z
Лидер "Шахтера" Судаков не перейдет в "Наполи" – СМИ
ZN UA
2025-06-29T07:55:38Z
Звездный футболист Погба нашел себе новый клуб после дисквалификации за допинг
ZN UA
2025-06-28T19:27:30Z
СМИ сообщают, что Жота не мог лететь на самолете, поэтому выбрал автомобиль
Корреспондент
2025-07-03T14:48:17Z
Фьюри высказался о возвращении: мечтает побить Усика и Джошуа
Gazeta UA
2025-07-03T14:15:41Z
Итальянский футбол потерял Брешиа: клуб растратился и не восполнился
Корреспондент
2025-07-03T13:06:50Z
Стародубцева - Самсонова: онлайн-трансляция матча "Уимблдон-2025"
Telegraf
2025-07-03T12:00:29Z
Усик признался, кого среди соперников не любит
Корреспондент
2025-07-03T11:21:12Z
Случаи, в которых никогда не следует использовать удлинители: советы электриков
Знай
2025-07-02T03:51:41Z
На дне Атлантического океана обнаружили более тысячи бочек с радиоактивными отходами
TSN
2025-06-28T09:06:55Z
Разработчики раскрыли секрет названия ChatGPT
ZN UA
2025-07-03T14:01:00Z
Sony неожиданно анонсировала Helldivers 2 для Xbox Series X|S
GameMag
2025-07-03T13:48:36Z
Трейлер Contraband от авторов Just Cause пропал с канала Xbox на YouTube
GameMag
2025-07-03T13:30:59Z
Microsoft отменила финансирование нового неанонсированного шутера от основателя id Software Джона Ромеро
GameMag
2025-07-03T13:30:53Z
Українська компанія Gaderia представила лінійку унікальних бальзамічних оцтів
AgroNews
2025-07-03T13:12:45Z
Летняя распродажа в Steam в разгаре: какие игры можно купить буквально за копейки
Знай
2025-07-03T12:51:59Z
Космический сверхзвуковой самолет: производитель истребителей показал, как он выглядит
Фокус
2025-07-03T12:36:48Z