MY.UAНовини
Революція в енергетиці: як працюють квантові батареї і коли зможуть живити гаджети
Революція в енергетиці: як працюють квантові батареї і коли зможуть живити гаджети

Революція в енергетиці: як працюють квантові батареї і коли зможуть живити гаджети

Науковці запевняють, що завдяки квантовому стану величезні акумулятори заряджатимуться тим швидше, чим вони більші, але можуть бути й досить маленькими, щоб поміститися в смартфоні або ноутбуці.

Групи вчених по всьому світу працюють над технологією квантових акумуляторів, які краще триматимуть заряд, ніж звичайні. Видання Gizmodo пояснило, як такі батареї працюватимуть і коли з'являться.

Старі та нові батареї

Акумулятори — це досить велика сфера технологій, що використовують хімічні реакції для виробництва і зберігання електричної енергії. У побутових моделях електрика з'являється завдяки потоку електронів у ланцюзі. Для цього людство більш ніж за 200 років використовувало різні елементи, здебільшого кислоти та метали, і досі продовжує експериментувати зі складом батарейок.

У 1859 році з'явився свинцево-кислотний акумулятор, перший зі свого роду, здатний перезаряджатися шляхом зміни напрямку струму в системі. Такі досі використовуються в автомобілях із двигунами внутрішнього згоряння, але в інших сферах застосовуються рідко через велику вагу.

Наприкінці 20-го століття з'явилися легкі, компактні та ємні літій-іонні батареї, в яких літій поєднується з різними металами та фосфатами, а також рідкими електролітами. Вони стали дуже популярними і зараз живлять майже всі мобільні гаджети. Заковика в тому, що вони використовують той самий принцип хімічної реакції, який не змінювався жодного разу за всю історію.

Чим корисна квантова фізика

Тепер же їм на зміну йде квантовий принцип. Якщо коротко, то є особливий квантовий стан, де частинки поводяться зовсім інакше, ніж у звичайному світі. Перейти або відправити щось у цей стан можна тільки за екстремальних умов, наприклад у вакуумі або за дуже низької температури. Тоді одна частинка може діяти як кілька різних речей одночасно.

Ще є таке явище, як квантова заплутаність, коли квантові частинки визначають характеристики одна одної. У квантових комп'ютерах це дає змогу кодувати інформацію і набагато швидше її обробляти, ніж на звичайних. Але щойно якесь значення стає визначеним, квантовий стан припиняється, а система переходить у звичайний.

Такий вигляд має квантова установка в лабораторії
Фото: The New York Times

Як представляють квантові батареї зараз

За відповідних умов квантовий стан зберігається досить довго. Якщо правила квантової механіки вдасться застосувати до батарей, то вони зможуть заряджатися за лічені хвилини й утримувати заряд сотні років.

Як і звичайні, квантові акумулятори зможуть зберігати енергію, але їхній принцип роботи буде зовсім іншим. На відміну від хімічних реакцій, які одночасно заряджають і витрачають накопичену енергію батареї, квантові батареї живляться завдяки квантовій заплутаності або поведінці, що тісніше пов'язують батарею і її джерело.

"Квантові батареї складаються з безлічі квантових осередків, які діють як одна велика квантова батарея. Проблема полягає в тому, як зберегти квантові властивості протягом тривалого часу", — пояснив Джу-Ен Гім, квантовий фізик із Сеульського національного університету в Південній Кореї.

Вченим необхідно вирішити одну велику проблему, щоб нові батареї могли використовувати всі: як підтримувати їх у крихкому стані заплутаності за межами лабораторій. Рішенням може стати надпровідник, що працює за кімнатної температури, але таких поки що не відкрили.

Деякі просування в цьому напрямку вже є. Група з п'яти вчених нещодавно вирішила спробувати щастя в квантових системах, виведених з рівноваги. Дослідники помітили на колоквіумі, що квантова заплутаність пов'язана з тим, наскільки швидко енергія може зберігатися в квантових системах багатьох тіл.

Цей висновок підштовхнув розглядати квантові системи як пристрої зберігання енергії. У 2018 році та сама команда змоделювала квантову батарею Діке з твердотілою архітектурою, а у 2022 році вона протестувала базову структуру квантової батареї в лабораторних умовах з використанням мішені, дзеркал і лазерних променів.

Наприкінці 2023 року інша група дослідників запропонувала систему, за допомогою якої квантові батареї могли б заряджатися в невизначеному причинно-наслідковому порядку (indefinite causal order або or ICO). Згідно з їхніми висновками, такі системи можуть перевершити традиційні протоколи зарядки батарей.

"Ми побачили величезний приріст як в енергії, запасеної в системі, так і в термічному ККД. І, як це не парадоксально, ми виявили дивовижний ефект взаємодії, зворотний до того, що ви могли очікувати: зарядний пристрій меншої потужності може забезпечити вищу енергію з більшою ефективністю, ніж зарядний пристрій порівняно більшої потужності, який використовує той самий пристрій", — розповів автор дослідження Юаньбо Чен із Токійського університету (Японія) під час конференції.

Важливо Квантові батареї стали в 4 рази ефективнішими: що придумали вчені і де вони їх застосують

Існують різні шляхи для реалізації такої футуристичної технології. Минулого місяця команда з Гданського університету та Університету Калгарі запропонувала квантову систему зарядки акумулятора, яка максимізує кількість енергії, збереженої в батареї, водночас мінімізуючи кількість енергії, що розсіюється (або втрачається) в процесі зарядки. Вона вирішила з'єднати квантову батарею і зарядний пристрій до неї одним резервуаром для підвищення ефективності передачі енергії. За оцінками команди, завдяки новому процесу зарядки акумулятор може зберігати вчетверо більше енергії, ніж при використанні звичайного зарядного пристрою.

За словами фізика Джеймса Куаха з Університету Аделаїди в Австралії, у звичайних батареях молекули й атоми працюють окремо, тоді як у квантових вони діють в унісон як хвиля. Завдяки цьому зарядка квантових акумуляторів більшої ємності займає набагато менше часу, якщо використовувати досить потужні зарядні пристрої.

"Наразі заряджання квантової батареї, яка зберігає близько мікроджоуля енергії протягом нано- і мілісекунд, займає від фемто до пікосекунд. Хоча це не здається великим терміном, насправді час його зберігання більш ніж у мільйон разів перевищує час заряджання. Для порівняння: це буде еквівалентно звичайній батареї, яка заряджається за кілька хвилин і здатна утримувати цей заряд упродовж сотень років", — каже вчений.

А деякі фізики припускають, що час зарядки квантової батареї обернено пропорційний кількості кубітів у системі. Тобто, чим більший сам акумулятор, тим швидше він заряджається.

Коли з'являться квантові батареї

Поки розробка квантових батарей перебуває в зародковому стані, хоча процес набирає обертів, і готові пристрої випустять на ринок ще не скоро. Найскладніше зберегти системи у квантовому стані при їхньому зменшенні.

Джеймс Куах вважає, що квантові батареї можна помістити в смартфони або автомобілі, але на актуальному етапі розвитку їм потрібні екстремально холодні та спокійні умови. Можливо, ядерний синтез з'явиться раніше. Якщо ж квантові акумулятори таки будуть створені, то можуть назавжди змінити збирання, доставлення та контроль енергії людством.

Раніше писали, що вчені з Японії та Китаю змогли зарядити квантову батарею, порушивши правила фізики. Ключову роль зіграв квантовий ефект невизначеного причинного порядку.

Поділитися
Поділитися сюжетом
Джерело матеріала
Який птах відповідає вашому місяцю народження та що він символізує
TSN
2026-10-22T09:21:18Z
Що означає банка із сіллю біля входу: давня традиція та її сенс
GlavRed
2026-10-27T15:27:13Z
Одна хитрість допоможе зберегти сушені гриби надовго: що покласти в банку
GlavRed
2026-10-21T20:21:40Z
Погляньте на ці рослини: вони підкажуть ідеальне місце для свердловини
24tv
2026-10-21T19:27:59Z
Картопля не розвариться і буде смачнішою: шеф-кухарі порадили змінити одну звичку
GlavRed
2026-10-30T12:12:05Z
Стануть справжнім відкриттям: десять туристичних напрямків, які дарують незабутні враження
Gazeta UA
2026-10-30T12:00:09Z
Простоять усю зиму і не запліснявіють: як правильно сушити гриби
GlavRed
2026-10-22T23:42:49Z
Гороскоп на 27 жовтня: якому знаку зірки радять тримати гаманець закритим
Знай
2026-10-27T04:12:50Z
Тут катаються на вулкані з дошки, а в озері плавають акули: цікава країна, про яку мало хто знає
24tv
2026-10-21T19:42:45Z
Ford інтригує поверненням Escape: авто можуть запустити у 2029 році як електричний кросовер
Фокус
2026-10-28T18:21:29Z
Сімейний кросовер став майже спорткаром: Toyota показала незвичну автівку Crown Signia GT-S
Фокус
2026-10-29T16:42:56Z
Електромобіль як основне авто: що варто продумати до покупки
Топ Жир
2026-10-22T14:00:36Z
Капсулу часу ВАЗ-2109 1988 року з пробігом лише 2000 км продають у Дніпрі
Топ Жир
2026-10-22T17:54:29Z
Toyota розробляє нове покоління гібридних двигунів з ще меншим апетитом
AutoGeek
2026-10-30T11:51:33Z
28 динаміків і 875 сил: Bentley перетворила електричний кросовер на розкішний суперкар
Фокус
2026-10-30T11:18:17Z
Ford розробив систему, яка ховатиме авто від крадіїв
ГЛАВКОМ NET
2026-10-28T02:48:09Z
Mitsubishi воскресила Lancer Evolution: спорткар замінили електрокросовером чужого бренду
Фокус
2026-10-27T18:18:16Z
Ігнорувати не можна: що потрібно зробити восени, щоб підготувати авто до зими
GlavRed
2026-10-21T17:18:42Z
"Мені боляче": Alyona Alyona показала живіт після зменшення шлунка
GlavRed
2026-10-26T08:55:38Z
Пийте каву правильно — житимете довше: дослідники виявили важливу закономірність
TSN
2026-10-18T21:21:58Z
Садівників закликали обприскати троянди молоком у жовтні – у чому причина
GlavRed
2026-10-26T11:27:50Z
Не можете заснути вночі?: 5 незвичних способів проти безсоння
TSN
2026-10-21T16:21:13Z
Новий підхід до інвалідності в Україні: як працюватиме система оцінювання
Лига
2026-10-30T10:51:54Z
Як отримати паліативну допомогу: «Всетурбота» запустила сайт з порадами
ZN UA
2026-10-30T10:42:50Z
Який чай корисніший для серця: зелений чи чорний — пояснення експертів
TSN
2026-10-21T15:51:58Z
Сколіоз у дітей: ортопед - про те, чому наплічник і телефон не винні, а плавання й масаж не допомагають
Комсомольская правда
2026-10-25T13:04:01Z
Ці повсякденні звички можуть скоротити ваше життя на роки
TSN
2026-10-25T20:48:31Z
"Не холостяк": Цимбалюк ефектно привів свою кохану на "Голос країни" і відповів на питання про весілля
Фокус
2026-10-26T02:49:05Z
Брітні Спірс збентежила фанатів: показала танець у прозорому спідньому
Фокус
2026-10-22T07:36:17Z
Розлучився після 25 років шлюбу: легенда "Ліверпуля" заручився із моделлю, молодшою на 16 років
Фокус
2026-10-21T18:33:33Z
"Збираю себе докупи": Ірина Федишин показала перше фото з лікарні після втрати доньки
24tv
2026-10-21T19:21:37Z
Афіша на вихідні: куди піти в Києві на містичний вікенд 31 жовтня – 1 листопада
ГЛАВКОМ NET
2026-10-30T12:04:35Z
Зірка "Голодних ігор" зробила пластику за $30 тисяч: тепер її не впізнати
Фокус
2026-10-30T11:51:51Z
Відомий український продюсер захворів на рак: як він дізнався діагноз
Вива
2026-10-21T18:18:08Z
Софія Ротару звернулась російською до покійного чоловіка
Фокус
2026-10-23T12:33:51Z
"Щастя бути вдома": зірка "Спіймати Кайдаша" Бакланов про колишню дружину та нові стосунки
24tv
2026-10-22T12:09:49Z
З’їв десерт — і помер: турист помер через фатальну помилку в кафе
TSN
2026-10-21T19:51:48Z
Маск звинуватив ЗСУ в порушенні правил Starlink та заявив про обмеження
ГЛАВКОМ NET
2026-10-24T22:01:50Z
Зимовий час: коли треба перевести стрілки
ZN UA
2026-10-21T22:06:53Z
Сліпий, однорукий і марнославний: як адмірал Нельсон ризикнув життям заради безсмертної слави
24tv
2026-10-21T19:36:43Z
Має 72 онуків й правнуків та 10 дітей. 104-річна мешканка Львівщини розкрила секрет довголіття
ГЛАВКОМ NET
2026-10-30T12:12:18Z
Один водій накопичив 825 проваджень за несплачені штрафи ПДР за рік
ZN UA
2026-10-30T12:07:54Z
Мобілізація в Україні: коли можуть направити на ВЛК попри відстрочку
Политека
2026-10-21T20:00:10Z
Зрада та відьомство: як суд над королівською герцогинею став передвісником Війни троянд
Фокус
2026-10-23T15:27:41Z
Скільки коштує виростити дитину в Україні: пʼять сімей назвали свої реальні витрати
Лига
2026-10-30T12:06:01Z
Підліток влаштував кривавий розстріл у початковій школі: загинули діти — моторошні деталі
TSN
2026-10-16T14:00:48Z
Ракети вдарили по заводу "Протон" у Орлі: можливе влучання "Фламінго" чи Storm Shadow
Фокус
2026-10-23T16:46:25Z
У Києві пролунали вибухи
ГЛАВКОМ NET
2026-10-18T20:24:21Z
Смертельна ДТП у Бабаях: виїзд із другорядної дороги призвів до загибелі двох людей
Мій Харків
2026-10-22T11:43:17Z
Троє жителів Коломийщини викрали з банківських рахунків українців майже 645 тис. грн
InternetUA
2026-10-30T12:13:41Z
Вбивства військових ЗСУ у тилу. Поліція розслідує 22 смерті, зокрема іноземців
Лига
2026-10-30T12:12:46Z
В Росії розбився винищувач Су-30СМ — перші деталі
TSN
2026-10-21T17:12:04Z
На Кіровоградщині засудили адміністратора Telegram-спільноти про ТЦК
InternetUA
2026-10-22T20:43:00Z
Безпілотник Норвегії впав у Польщі: що відомо
ГЛАВКОМ NET
2026-10-21T21:54:17Z
Рубіо озвучив головну вимогу Росії для завершення війни
ГЛАВКОМ NET
2026-10-24T00:43:55Z
"Усі згодні з рішенням": Трамп заговорив про "пекельні санкції" проти РФ після повернення Габбарда до США
TSN
2026-10-22T18:55:53Z
Саміт на трьох не потрібен Пекіну: експерт розкрив, чому план Кремля вийти з ізоляції провалився
24tv
2026-10-21T20:21:23Z
РФ запустила балістику по Києву, прогриміли вибухи: що відомо
Фокус
2026-10-21T19:45:33Z
Україна запровадила санкції проти причетних до створення супутникової системи РФ «Рассвет»
ГЛАВКОМ NET
2026-10-30T12:12:57Z
ЗМІ: У США погрожували зменшити співпрацю з німецькою розвідкою після арешту її ексглави
Европейская правда
2026-10-30T12:05:58Z
Підірвали генерала Сарварова: агент ГУР "Фома" створив мережу, яка стежить за офіцерами РФ
Фокус
2026-10-23T20:07:00Z
Трамп зателефонував Маску та попросив скасувати обмеження Starlink для України — WSJ
ZN UA
2026-10-22T22:13:00Z
Лубінець назвав точний час припинення вогню в Олешках
ГЛАВКОМ NET
2026-10-24T18:43:46Z
Київ під ударом балістики, лунають вибухи: перші деталі
TSN
2026-10-21T19:51:52Z
Дрова можуть зіпсуватися навіть у дровітні: скільки років їх можна зберігати
GlavRed
2026-10-22T01:24:28Z
Київ здригнувся від вибухів: що відомо про нічну балістичну атаку
Фокус
2026-10-21T23:46:18Z
Знову атака балістики серед ночі: у Києві пролунала серія вибухів
24tv
2026-10-21T23:12:59Z
Путивльська громада викрила агрохолдинг на самозахопленні 20 гектарів
AgroNews
2026-10-30T12:12:42Z
Герой України розповів, як брехливі донесення росіян допомогли провести операцію «Вівальді»
ГЛАВКОМ NET
2026-10-30T12:04:36Z
Перші альтернативні переправи в Києві запустять на початку року: уряд планує 21 споруду
Фокус
2026-10-30T11:54:32Z
З окупованих Олешок евакуюють жителів: оприлюднено перші кадри
ГЛАВКОМ NET
2026-10-30T11:33:36Z
На Франківщині ведмеді гуляють селами: мисливці попередили про загрозу для людей
TSN
2026-10-30T11:06:02Z
Світло вимикатимуть із самого ранку: як діятимуть графіки 25 жовтня
GlavRed
2026-10-24T20:49:00Z
Компенсація до 80% збитків судноплавству: хто отримає гроші та як подати заявку
Политека
2026-10-30T12:01:23Z
Молдова вперше закупила газ в України
ГЛАВКОМ NET
2026-10-30T11:51:56Z
Мобілізація в Україні: на яких роботах можна отримати бронювання
Политека
2026-10-30T11:31:27Z
У Німеччині розглядають скорочення кількості поїздів з метою підвищення пунктуальності
Европейская правда
2026-10-30T11:16:37Z
Volkswagen Group відзвітував про значні збитки: до чого тут “китайці”
AutoGeek
2026-10-30T11:12:13Z
ШІ "з’їв" усю пам’ять: постачальник Apple попередив про дефіцит аж до 2030 року
InternetUA
2026-10-30T11:03:29Z
Чому українським аграріям на початку 2027 року може не вистачити зерносховищ
AgroNews
2026-10-30T11:03:15Z
Будівельні матеріали подорожчали на 30%: арматура зникла з ринку, ціна за тонну - 50 тис. грн
Политека
2026-10-30T11:00:20Z
Як зарядити телефон, коли немає світла: експерти розповіли про п'ять альтернативних способів
Политека
2026-10-21T19:21:26Z
Відома блогерка показала не те фото: її виправдання насмішило ще більше
Фокус
2026-10-23T11:12:47Z
Що буде, якщо вимкнуть інтернет: реальні наслідки та загрози
InternetUA
2026-10-30T12:01:54Z
Що робила гробниця всередині театру: археологи відкопали дещо незвичайне у Туреччині
Фокус
2026-10-30T11:45:32Z
Звичайний спалах світла виявився одним із найяскравіших космічних вибухів за 20 років
Фокус
2026-10-30T11:42:24Z
Пастка масштабування: чому Сатья Наделла закликає не довіряти ШІ-моделям
InternetUA
2026-10-30T11:31:11Z
У Чорнобильському заповіднику з'явився гриб, який відновлює життя на згарищах
ГЛАВКОМ NET
2026-10-30T11:27:48Z
Вчені знайшли спосіб зменшити енергоспоживання ШІ-чипів
InternetUA
2026-10-30T11:16:32Z
Загадковий артефакт зображає невідомий ритуал: таємниці 10 000 років
Фокус
2026-10-30T11:15:43Z
Калверт-Льюїн близький до підписання нового контракту з Лідсом
Football.ua
2026-10-30T11:58:26Z
Івженко принесла Україні першу медаль Чемпіонату світу з важкої атлетики
ГЛАВКОМ NET
2026-10-30T11:57:02Z
Барселона закрила сектор активних уболівальників на матч із Алавесом
Football.ua
2026-10-30T11:45:36Z
Клуб НБА встановив антирекорд відвідуваності за чверть століття
ГЛАВКОМ NET
2026-10-30T11:36:04Z
Вінісіус Жуніор проходить спеціальну програму тренувань, щоб повернути найкращу форму
Football.ua
2026-10-30T11:33:19Z
Порро про Вальверде: Він звір, справжній монстр
Football.ua
2026-10-30T11:19:19Z
«Реал» поверне власного вихованця з чемпіонату Італії – джерело
ГЛАВКОМ NET
2026-10-30T11:09:19Z
Манчестер Сіті оцінив Шеркі у 90 мільйонів євро
Football.ua
2026-10-30T10:54:27Z
Чачуа: Дуже важлива перемога для нас, тому що ми давно не перемагали
Football.ua
2026-10-30T10:48:34Z