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
Головне – досягти своїх цілей: у Путіна зробили нову цинічну заяву про війну в Україні
24tv
2025-07-20T09:30:42Z
Литва може відмовитися від російської мови як другої іноземної в школах вже цього року
УкраинФорм
2025-07-24T00:36:04Z
Росія не зможе регулярно запускати по тисячі "Шахедів", однак є "але", – військовий експерт
24tv
2025-07-24T00:27:17Z
Конфлікт між Трампом і Обамою: звинувачення у «держзраді» та втручання Росії у вибори
ZN UA
2025-07-24T00:21:43Z
У Стамбулі обговорювали не меморандум: в МЗС розповіли про відмінності у позиціях
ZN UA
2025-07-24T00:06:01Z
Держдеп США схвалив продаж військової допомоги на $322 мільйони: що отримає Україна
Хвиля
2025-07-23T23:42:55Z
Росіянам запропонували зустріч лідерів країн за участі Трампа та Ердогана: коли вона може статися
Telegraf
2025-07-23T23:33:17Z
Хто залишиться під прицілом контролю: Свириденко розкрила нові правила від Кабміну
GlavRed
2025-07-23T23:27:13Z
В Брюселі українці вперше вийшли на мітинг не для того, щоб просити зброю для ЗСУ — Радіо Свобода
ZN UA
2025-07-23T23:21:09Z
ВС повернув громаді Харкова землю вартістю понад ₴60 мільйонів, виділену за «кооперативною схемою»
УкраинФорм
2025-07-24T00:18:33Z
У Чернівцях завершено реконструкцію гімназії за кошти ЄІБ
УкраинФорм
2025-07-24T00:06:38Z
Буданов сказав, скільки українських полонених обміняли за стамбульськими домовленостями
24tv
2025-07-24T00:00:20Z
Дзвонили рідним і ридали: з'явилися зворушливі відео з обміну полоненими
GlavRed
2025-07-23T23:27:55Z
БпЛА атакують Запоріжжя, працює ППО
24tv
2025-07-23T23:27:23Z
Росіяни просунулися на Харківщині та Донеччині: оновлена мапа DeepState
24tv
2025-07-23T22:54:29Z
У прифронтовому Краматорську залишаються майже 53 тисяч жителів
УкраинФорм
2025-07-23T22:54:23Z
На Київщині запрацювала нова система повітряних тривог: що змінилось
ГЛАВКОМ NET
2025-07-23T22:51:55Z
"Копіюють нашу тактику": як росіяни змінили підхід на Торецькому напрямку
Хвиля
2025-07-23T22:12:16Z
Klavdia Petrivna без гриму: який вигляд у повсякденному житті має 19-річна співачка
GlavRed
2025-07-23T23:27:34Z
Поставила жорстку умову: наречений Лесі Нікітюк розповів, коли вони розкриють ім'я сина
GlavRed
2025-07-23T21:27:03Z
15 років тому Оззі Осборн навідріз відмовився сідати за кермо: причина вас здивує
24tv
2025-07-23T20:33:36Z
Мотря зі "Спіймати Кайдаша" заговорила про нові стосунки: "Зараз поряд"
GlavRed
2025-07-23T20:27:01Z
Суперфейки замість люксових брендів: зафіксовано новий модний тренд у світі
ГЛАВКОМ NET
2025-07-23T20:00:51Z
Найсексуальніша футболістка світу привернула увагу ефектним фото у спідній білизні
24tv
2025-07-23T19:30:02Z
Родина була на межі розлучення, – YARMAK відверто розповів про стосунки з дружиною у час війни
24tv
2025-07-23T18:39:17Z
Трінчер, Верба, Цимбалюк, Лебіга: американка оцінювала українських зірок по фото
24tv
2025-07-23T17:54:17Z
Обезголовлений кажан і розстріляні коти: факти із життя Оззі Озборна, які шокують
24tv
2025-07-23T17:15:06Z
Якщо ця річ тріснула, то чекайте на біду. Що може принести в дім суцільний негатив
Telegraf
2025-07-24T00:45:03Z
Астрологи рекомендують залишитися вдома: хто 24 липня ризикує нарватися на проблеми
GlavRed
2025-07-24T00:39:06Z
Гороскоп Таро на серпень 2025: Терезам - страх, Скорпіонам - сумніви, Стрільцям - стабільність
GlavRed
2025-07-24T00:27:24Z
Скільки треба грошей, щоб вважатися багатим: дослідження
ГЛАВКОМ NET
2025-07-24T00:12:04Z
Способи, які допоможуть правильно зберігати малину: бабусі розповіли секрети
24tv
2025-07-23T21:39:26Z
Такий і в ресторані не подадуть: запікаємо кабачок з сиром та червоною рибою
24tv
2025-07-23T21:24:16Z
Де саме не можна гладити чужих собак: запам’ятайте це
24tv
2025-07-23T20:42:46Z
Цікавий відпочинок без витрат: куди піти у Гамбурзі безкоштовно
24tv
2025-07-23T20:33:59Z
Склад, колір, вигляд: як купувати лише якісні макарони
24tv
2025-07-23T20:18:49Z
Кавун у раціоні щодня: користь для серця, шкіри та фігури
Gazeta UA
2025-07-24T00:00:23Z
Міг з'їдати до 30 на день: яким був улюблений смаколик Осборна
24tv
2025-07-23T19:21:09Z
Шкіра скаже "дякую": лікарі розповіли, що робити, якщо згоріли на сонці
GlavRed
2025-07-23T18:27:50Z
Спалах кору зафіксовано в Україні: де найвищі показники захворюваності
Фокус
2025-07-23T18:18:10Z
Музика проти деменції: знайшли безпечну альтернативу лікам
24tv
2025-07-23T16:09:17Z
Не лише лікує, а запобігає: створили універсальну вакцину проти раку
24tv
2025-07-23T15:57:05Z
На Сумщині зробили безбар'єрним Охтирський центр первинної меддопомоги
УкраинФорм
2025-07-23T15:30:10Z
Як позбутися кліщів у дворі: дієві поради
24tv
2025-07-23T15:06:21Z
Як зберегти літню засмагу до зими: ці поради точно допоможуть
24tv
2025-07-23T14:51:34Z
У Карпатському університеті для вступної кампанії на основі ШІ створили віртуальну помічницю Стефанію
УкраинФорм
2025-07-24T00:54:09Z
Перша жінка на престолі Русі, яка принесла християнство на українські землі: ким була княгиня Ольга
Telegraf
2025-07-23T23:48:17Z
Українцям з дітьми підвищать державну допомогу: скільки та кому платитимуть
Фокус
2025-07-23T23:45:06Z
Засновник Ukraine Defense Support: Робимо все можливе для допомоги українським підрозділам на передовій
УкраинФорм
2025-07-23T23:36:03Z
Наймолодша донька покійного Стіва Джобса виходить заміж: деталі весілля року
GlavRed
2025-07-23T23:27:28Z
Визнання за лідерство: українська маркетологиня Галина Науменко удостоєна почесного ордена
Gazeta UA
2025-07-23T23:21:39Z
Кургани в Монголії розкрили духовний світ кочових народів
Gazeta UA
2025-07-23T22:42:05Z
Росія знову запустила по Україні "Шахеди": де існує загроза ударних безпілотників
24tv
2025-07-23T21:45:21Z
Швеція готує для України новий пакет допомоги - Шмигаль
УкраинФорм
2025-07-23T21:21:36Z
Окупанти атакували «шахедами» Миколаїв: виникли пожежі
ГЛАВКОМ NET
2025-07-24T00:51:22Z
Атака на Одесу: горять будинки, пам’ятки, АЗС
1News
2025-07-24T00:48:54Z
В Одесі вночі пролунали вибухи
TSN
2025-07-24T00:45:58Z
Легендарний ринок «Привоз» в Одесі зазнав руйнувань внаслідок атаки РФ
ГЛАВКОМ NET
2025-07-24T00:27:48Z
"Шахеди" загрожували Миколаєву: у місті чули вибухи
24tv
2025-07-24T00:12:04Z
Росія масовано атакувала Одесу дронами: виникли пожежі, пошкоджено історичні пам'ятки
ГЛАВКОМ NET
2025-07-24T00:09:56Z
Дрони влучили по нафтобазі біля аеропорту "Сочі" в РФ
ZN UA
2025-07-24T00:03:48Z
Ворог завдав масованого удару по Одесі, є пошкодження інфраструктури, у місті пожежі
УкраинФорм
2025-07-24T00:00:25Z
Найбільше дронова атака на Сочі: уражено нафтобазу міжнародного аеропорту
24tv
2025-07-23T23:30:27Z
Дрони атакували нафтобазу в Адлері
ГЛАВКОМ NET
2025-07-23T22:54:23Z
Платіжна компанія Corpay купує британську Alpha Group за $2,2 млрд
InternetUA
2025-07-23T21:00:41Z
Перевіряйте гаманці: монета 1 гривня коштуватиме від 11 000 до 40 000 гривень
Знай
2025-07-23T20:21:48Z
ПФУ оголосив суми виплат: хто з українців отримає гроші у липні
Хвиля
2025-07-23T19:12:11Z
Чи має платити земельний податок особа з 3 групою інвалідності
24tv
2025-07-23T19:06:35Z
Графік відключення газу з 24 липня по 1 серпня: обмеження торкнуться низки адрес
Политека
2025-07-23T19:00:18Z
Укрзалізниця змінила правила перевезення тварин
ГЛАВКОМ NET
2025-07-23T18:09:26Z
Криптовалюти, нерухомість та роялті: скільки грошей у Дональда Трампа та на чому він заробляє
24tv
2025-07-23T18:06:58Z
Гаманці не витримають: ціни на сезонні продукти деруться угору - що подорожчає найбільше
Знай
2025-07-23T18:06:40Z
"Ліверпуль" оголосив про трансфер французького нападника за величезну сумму
ZN UA
2025-07-23T23:54:53Z
Михайло Кохан - чемпіон Всесвітньої Універсіади-2025 у метанні молота
УкраинФорм
2025-07-23T22:09:35Z
Судаков: Розуміємо якість Бешикташа та його футболістів — вони топові виконавці
Football.ua
2025-07-23T21:42:07Z
Челсі узгодив умови з Гато, який зробив запит Аяксу щодо трансферу
Football.ua
2025-07-23T21:21:18Z
Харькова гарантувала собі нагороду чемпіонату світу з фехтування
ГЛАВКОМ NET
2025-07-23T21:18:52Z
Олександрія — Партизан: прогноз букмекерів на матч Ліги конференцій
Football.ua
2025-07-23T21:00:09Z
Туран: Повертаюся до Туреччини з Шахтарем і хочу написати ще одну прекрасну футбольну історію
Football.ua
2025-07-23T20:54:32Z
Сульшер — про Шахтар: На шляху багато бар’єрів, і щоб дійти до фінішу, їх потрібно подолати
Football.ua
2025-07-23T20:24:27Z
Ексчемпіон світу назвав боксера, який міг би перемогти Усика
24tv
2025-07-23T20:21:40Z
Xbox знизила ціну The Outer Worlds 2 після масової критики в інтернеті
InternetUA
2025-07-24T00:04:35Z
Meta оновила функції безпеки для підлітків
InternetUA
2025-07-23T23:04:16Z
Apple працює над функцією оцінки якості сну для Apple Watch
InternetUA
2025-07-23T22:01:24Z
Перші тести Samsung Galaxy A17 5G показали хорошу продуктивність
InternetUA
2025-07-23T21:00:15Z
Британські науковці представили гіперзвуковий літак Invictus, що замінить космічні ракети
InternetUA
2025-07-23T20:07:21Z
Гравці перемогли: Microsoft знизила ціну на The Outer Worlds 2 після шквальної критики
24tv
2025-07-23T19:57:09Z
Такого ще не було: в Італії знайшли недоторкану етруську гробницю і понад 100 артефактів
Фокус
2025-07-23T19:51:07Z
Cronos The New Dawn: розробники показали 10 хвилин моторошного геймплею
24tv
2025-07-23T19:42:55Z
Battlefield 6: дата виходу та ціна на консолях здивують гравців
24tv
2025-07-23T19:21:58Z
Поліція вважала зниклий капюшон дрібницею, доки не побачили його вміст
Топ Жир
2025-07-24T00:33:22Z
Нове революційне оформлення салону BMW: несподіваний вигляд, що вражає
Топ Жир
2025-07-23T23:48:51Z
НЛО на колесах скоро буде продано на аукціоні
Топ Жир
2025-07-23T23:03:06Z
Acura припиняє виробництво моделі TLX
Топ Жир
2025-07-23T22:18:15Z
Новий бензиновий маслкар Dodge повертається зі справжнім ревом вихлопу
Топ Жир
2025-07-23T20:48:11Z
Представлено вражаючий кросовер Opel Mokka GSE – найшвидший повністю 100% електричний Opel
AutoCentre
2025-07-23T20:25:21Z
Китайські бренди обігнали європейських лідерів у їхній власній країні
Топ Жир
2025-07-23T20:03:31Z
Таємничий прототип Bugatti мав 18 циліндрів та фари, схожі на очі комахи
Топ Жир
2025-07-23T18:18:13Z
Експерти розповіли, чому не варто заряджати смартфон в автомобілі
InternetUA
2025-07-23T17:36:31Z