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
Народився у Києві та потрапив у скандал через Крим: що говорить про війну зірка російських серіалів Чернишов
Telegraf
2025-09-16T17:27:36Z
Дружина Позитива поділилася щемливи кадрами зі спортивних занять з 8-місячною донечкою
TSN
2025-09-16T17:21:51Z
«Це був особливий спосіб»: Наталія Могилевська розсекретила, як схудла на 25 кілограмів
Вива
2025-09-16T17:15:59Z
Євробачення під загрозою: вперше в історії країна "Великої п'ятірки" хоче вийти з конкурсу
24tv
2025-09-16T16:30:58Z
На війні загинув монтувальник театру Леся Курбаса Володимир Куцло
УкраинФорм
2025-09-16T16:30:00Z
Ексдружина Сасанчина після розлучення пожалілася на шахраїв: співак відреагував
TSN
2025-09-16T16:21:17Z
Народна артистка зробила зауваження глядачам зі сцени: зал вибухнув реакцією
Фокус
2025-09-16T16:21:08Z
Відомий гуморист заговорив про участь у Нацвідборі та розкрив, чому Тіна Кароль торік йому відмовила
TSN
2025-09-16T15:33:14Z
В Україні за час повномасштабної війни загинули 340 митців та медійників
УкраинФорм
2025-09-16T15:27:56Z
Незаконні ініціативи Гетманцева штовхають гральний бізнес в тінь, – ЗМІ
24tv
2025-09-16T17:39:49Z
В Будапешті заявили про особливе ставлення США до Угорщини: як це вплине на імпорт нафти з РФ
TSN
2025-09-16T17:21:58Z
Запасайтеся цими продуктами: картопля та олія рекордно подорожчають
Хвиля
2025-09-16T17:15:25Z
США будують підземні сховища водню розміром з хмарочос
InternetUA
2025-09-16T17:00:42Z
Світовий банк надав Україні додатково $88 мільйонів на підтримку малого і середнього бізнесу
УкраинФорм
2025-09-16T16:54:52Z
Укрпошта спростувала дефолт: Смілянський пояснив збитки 2024 року
24tv
2025-09-16T16:51:37Z
Переробники соняшнику активізували закупівлі: ціни зростають
AgroPortal
2025-09-16T16:00:31Z
Україна підвищить мінімалку вперше з 2024 року: яку зарплату почнуть платити
Хвиля
2025-09-16T16:00:09Z
Робота для пенсіонерів у Кривому Розі: на якій посаді можна заробляти від 25 тисяч гривень
Политека
2025-09-16T15:30:09Z
Трамп вперше надіслав військову допомогу Україні по новій схемі - деталі від Reuters
GlavRed
2025-09-16T17:48:34Z
Думав, що буде простіше: Трамп пообіцяв зупинити війну, але не сказав, чи приїдуть Patriot
24tv
2025-09-16T17:45:49Z
У Польщі надали роз'яснення щодо можливого відкриття кордону з Білоруссю
Европейская правда
2025-09-16T17:45:30Z
Змінив зовнішність та воює в Україні: ФСБ завербувала найбільш розшукуваного шахрая у Європі
Фокус
2025-09-16T17:45:15Z
Христя Фріланд стане спецпредставником Канади з питань України - ЗМІ
УкраинФорм
2025-09-16T17:43:22Z
Зеленський: Путін може розширити війну і не лише в Україні
Хвиля
2025-09-16T17:42:12Z
Війна Росії проти України: Генсек ООН не бачить підстав для оптимізму щодо швидкого миру
УкраинФорм
2025-09-16T17:39:53Z
"Ви шкодите Австралії": Трамп почав погрожувати репортеру після питання про його бізнес
Фокус
2025-09-16T17:27:15Z
Для українців в Європі можуть ввести нові правила та забрати захист - що відомо
GlavRed
2025-09-16T17:27:04Z
У Німеччині афганця засудили до довічного у справі про теракт у Мангеймі
УкраинФорм
2025-09-16T17:39:24Z
Зірковий шеф-кухар став гангстером і пограбував три банки за день
ГЛАВКОМ NET
2025-09-16T17:33:57Z
Вчені пояснили, чому касатки нападають на човни: що треба знати
TSN
2025-09-16T17:21:47Z
На Київщині понад 10 годин гасили пожежу на складах «Епіцентру», куди влучив російський дрон
УкраинФорм
2025-09-16T16:54:31Z
Риболовля в Чорнобильській зоні: поліція вилучила 200 кг радіаційної риби
Фокус
2025-09-16T16:51:19Z
Відсканував чужі документи та вніс свої дані: на Прикарпатті чоловік хотів уникнути мобілізації
24tv
2025-09-16T16:48:09Z
На станції «Київ-Волинський» 13-річний «зачепер» втратив ногу
Украина Криминальная
2025-09-16T16:39:01Z
У Греції вперше підняли речі з затонулого круїзного лайнера "Британнік"
Комсомольская правда
2025-09-16T15:57:38Z
На Львівщині мати вчиняла домашнє насильство над своїми дітьми: відео з'явилося у соцмережах
24tv
2025-09-16T15:48:34Z
У Чорному морі біля Болгарії знайшли пошкоджений надводний дрон
Европейская правда
2025-09-16T17:48:49Z
Вирішить давні проблеми: військові протестували новітній тяжкий БПЛА Malloy T-150
Фокус
2025-09-16T17:30:56Z
70% українців вважають конкуренцію між держорганами негативною для розвитку країни, – опитування
ГЛАВКОМ NET
2025-09-16T17:27:48Z
Молитва, що творить чудеса: як звернутися до Бога за зціленням і захистом здоров'я
GlavRed
2025-09-16T17:27:02Z
США пояснили, чому їхні військові спостерігали за навчаннями "Запад" у Білорусі
Европейская правда
2025-09-16T17:21:12Z
В Україні створюють автономний дрон-перехоплювач для знищення ворожих БПЛА
360ua.news
2025-09-16T17:12:35Z
Пенсіонерам виплатять додаткову підтримку: хто отримає 5000 гривень
Знай
2025-09-16T17:06:11Z
Латвія передала Україні нову партію бронетранспортерів Patria
AutoCentre
2025-09-16T17:04:27Z
«Транснєфть» повідомила про скорочення поставок через атаки дронів – Reuters
ГЛАВКОМ NET
2025-09-16T17:03:06Z
У Львові врятували трирічного хлопчика з рідкісною пухлиною єдиної нирки
24tv
2025-09-16T16:24:02Z
Вакансій море - працювати нікому: ринок праці лихоманить
Gazeta UA
2025-09-16T16:06:25Z
У США зафіксовано найдовший випадок Covid-19
ГЛАВКОМ NET
2025-09-16T15:27:06Z
За кошти платформи UNITED24 відновлять поліклініку Чернігівської районної лікарні
УкраинФорм
2025-09-16T15:21:50Z
Все про жовчнокам'яну хворобу: симптоми, лікування та коли потрібна операція
24tv
2025-09-16T14:27:05Z
Чоловік тиждень нічого не їв: що з ним сталося після цього
TSN
2025-09-16T14:21:19Z
У чоловіка після укусів комарів в оці виявили 12-сантиметрового паразита
Gazeta UA
2025-09-16T12:48:24Z
Вчені з’ясували, який чай корисний для профілактики хвороб нирок
360ua.news
2025-09-16T12:33:27Z
Чи потрібно робити бустерні щеплення проти коронавірусу: пояснення інфекціоніста
24tv
2025-09-16T12:21:46Z
Хитрий трюк: експерт пояснив, як уникнути води в паливному баку
GlavRed
2025-09-16T17:27:33Z
Це вже не той Lexus, яким їздив твій дід, але бабуся могла б його захотіти
Топ Жир
2025-09-16T17:21:02Z
Поріс травою: таємничий спорткар Porsche кинули просто на вулиці
Фокус
2025-09-16T16:36:37Z
Стари акумулятори Stellantis знаходять нове застосування в електромобілях, розроблених концерном Volkswagen
Топ Жир
2025-09-16T16:36:33Z
Бур’ян поглинає кинутий Porsche у сцені, наче зі світу The Last of Us
Топ Жир
2025-09-16T16:36:23Z
Потужний Hellcat з мінімальним пробігом, куплений для перепродажу, зазнав серйозних збитків через пожежу
Топ Жир
2025-09-16T16:06:43Z
Renault презентувала оригінальний електричний кросовер-фургон у ретростилі
Фокус
2025-09-16T16:00:46Z
Мутні та пожовтілі фари знову засяють досвідчені водії розкрили секрет
24tv
2025-09-16T15:27:56Z
Volkswagen Touareg повертається у новому втіленні, яке буде кардинально відрізнятися від попередника
Топ Жир
2025-09-16T14:06:57Z
Конфлікт навколо метро на Троєщину, чи реальний проєкт у 2025 році
360ua.news
2025-09-16T17:48:13Z
"Протез - це щоденна робота": як "Фундація Течія" Олега Крота допомогла військовому Артему Яіцькому пройти шлях від ампутації до протезування
Gazeta UA
2025-09-16T17:42:37Z
У Херсоні внаслідок російського обстрілу загинув чоловік
УкраинФорм
2025-09-16T17:42:13Z
Росіяни у цивільному одязі інфільтруються у Куп'янську, порушуючи закони війни, – ОСУВ "Дніпро"
24tv
2025-09-16T17:39:58Z
РФ звезла іноземців до окупованого Донецька для пропагандистського престуру
ZN UA
2025-09-16T17:33:44Z
Зливи накриють майже всю країну: українці отримали важливе попередження
GlavRed
2025-09-16T17:27:08Z
Опалення буде відсутнє в 9 громадах на Донеччині - мешканцям видаватимуть буржуйки
Комсомольская правда
2025-09-16T17:12:57Z
Синоптики попередили: Київ 17 вересня зустріне дощами і холодним вітром
ZN UA
2025-09-16T17:12:04Z
Чи вдарять заморозки цього тижня
24tv
2025-09-16T17:06:35Z
Недарма їх всі обожнюють: як смачно приготувати лисички
24tv
2025-09-16T17:39:32Z
Павуки не з’являться в оселі, якщо зробити одну просту дію: експерти видали секрет
GlavRed
2025-09-16T17:27:48Z
Важливі кроки: як підготувати сад до зими, щоб уникнути проблем навесні
24tv
2025-09-16T17:06:14Z
Не має аналогів у світі: туристичне місто в Італії з печерами, де жили люди
24tv
2025-09-16T16:45:43Z
Сухий посол сала: секретна добавка і делікатес стає "чарівним"
GlavRed
2025-09-16T16:27:52Z
Жовтий знак із чотирма лініями збив з пантелику водіїв - що він означає
GlavRed
2025-09-16T16:27:26Z
Щоб не залишитися без врожаю: які дерева ні в якому разі не можна обрізати восени
24tv
2025-09-16T16:24:34Z
Флористи розкрили секрет: як відрізнити свіжий букет від зів'ялого за 10 секунд
24tv
2025-09-16T16:03:27Z
Тест-картинка, який визначить інтроверт ви чи екстраверт
TSN
2025-09-16T15:51:01Z
Ваш смартфон уже вам не належить: як купівля техніки перетворилася на "оренду"
Фокус
2025-09-16T17:30:31Z
Місяць віддаляється від Землі: вчені пояснили, як тепер зміниться тривалість дня
GlavRed
2025-09-16T17:27:56Z
З Егейського моря дістали артефакти з легендарного Британніка
1News
2025-09-16T17:24:37Z
Розкриті технічні характеристики латвійського підводного розвідувального дрона Pike
InternetUA
2025-09-16T17:21:20Z
Корпорація Google звільнила сотні незадоволених умовами праці ШІ-тренерів
ГЛАВКОМ NET
2025-09-16T17:15:03Z
Стріляє, але не знищує: навіщо супутник цілиться потужним лазером у літак
Фокус
2025-09-16T17:00:18Z
Match of LeGGends: Дербі на сервері – безпрецедентний шоуматч NAVI проти ФК «Динамо» Київ
ГЛАВКОМ NET
2025-09-16T16:54:28Z
Революційна система безпеки: інженери придумали спосіб, як вижити в авіакатастрофі
InternetUA
2025-09-16T16:51:40Z
iOS 26 нещадно садить батарею і уповільнює смартфон: що робити власникам iPhone
Фокус
2025-09-16T16:30:41Z
Кубок Девіса. Збірна України 41-а в рейтингу націй: відомі потенційні суперники
УкраинФорм
2025-09-16T17:42:16Z
Відома кількість переглядів мегафайту Альварес – Кроуфорд: усі нервово курять у боці
24tv
2025-09-16T17:36:37Z
Федерація футболу Румунії продовжила контракт з Луческу
Football.ua
2025-09-16T17:24:10Z
Збірна України U-20 оголосила свою заявку на ЧС-2025 у Чилі
Football.ua
2025-09-16T17:09:58Z
Атлетіко збирається продовжити контракт із Льоренте
Football.ua
2025-09-16T16:57:15Z
Ганський вундеркінд під прицілом топ-клубів АПЛ
Football.ua
2025-09-16T16:51:58Z
У пошуках нового наставника: Боруссія Менхенгладбах визначається з тренером
Football.ua
2025-09-16T16:27:59Z
Ольга Харлан зізналась, чи вже готується до весілля з коханим-італійцем
24tv
2025-09-16T16:21:25Z
Українська гімнастка Таїсія Онофрійчук підкорила публіку неймовірно чуттєвим виступом у Чехії
24tv
2025-09-16T15:54:51Z