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
"Форсаж" повертається: Він Дізель заінтригував кадрами зі зйомок бойовика
GlavRed
2025-10-24T15:36:31Z
"Витягала своїми руками": зірка Жіночого кварталу розповіла про поранення брата
GlavRed
2025-10-24T15:27:07Z
"Таких багато, а я одна": учасниця "Холостяка" випадково запустила вірусний тренд у мережі
24tv
2025-10-24T15:18:44Z
Премія «Читомо» оголосила міжнародний склад журі
Детектор М
2025-10-24T15:15:21Z
Букерівська премія започаткувала окрему нагороду за твір для дітей
Детектор М
2025-10-24T15:12:33Z
Мурік з Green Grey вперше вийшов на зв'язок після похорону Дизеля
ГЛАВКОМ NET
2025-10-24T14:54:39Z
Без вульгарних жартів: 4 добрі та смішні комедії для гарного настрою
24tv
2025-10-24T14:54:19Z
Трендові кросівки осені: 5 пар, у яких буде комфортно
24tv
2025-10-24T14:48:29Z
Яна Глущенко здивувала, що сталося із заборгованими їй коштами від "Дизель шоу"
TSN
2025-10-24T14:36:25Z
Доведеться ще померзнути: коли повноцінно стартує опалювальний сезон
Знай
2025-10-24T15:36:09Z
Уряд запускає механізм компенсації воєнних ризиків для бізнесу: як подати заявку
ГЛАВКОМ NET
2025-10-24T15:31:41Z
SAAB допоможе Україні у виробництві ППО
AutoCentre
2025-10-24T15:03:00Z
НБУ: Зростанню економіки України сприятимуть інвестиції та врожай
AgroPortal
2025-10-24T15:00:44Z
Американська медіакомпанія Versant Media Group отримала $2 млрд для виходу зі складу Comcast
InternetUA
2025-10-24T14:57:20Z
Іспанія стала центром інвестицій у Європі: чи вигідно там купувати нерухомість насправді
24tv
2025-10-24T14:39:58Z
Україна і Японія розроблять спільний план розширення бізнес-співпраці
УкраинФорм
2025-10-24T14:39:32Z
На тлі російських атак: Україна шукає 2 мільярди євро, аби здійснити імпорт газу
24tv
2025-10-24T14:39:11Z
Сонячна енергія почне живити весь світ зовсім скоро: експерти назвали терміни
Фокус
2025-10-24T14:36:58Z
У Британії члени банди, що підпалила склад з допомогою Україні, дістали тюремні строки
Европейская правда
2025-10-24T15:39:41Z
Уповноважений Президента обговорив із послом Данії наступний пакет санкцій ЄС проти Росії
УкраинФорм
2025-10-24T15:31:22Z
Ердоган запропонував Путіну і Трампу зустрітися в Туреччині
ГЛАВКОМ NET
2025-10-24T15:30:47Z
Розкішне життя екс-директора Дніпропетровського інституту судових експертиз Сергія Розумного
360ua.news
2025-10-24T15:30:04Z
Трамп про наміри Орбана обійти санкції США: "Я єдиний, хто має значення"
Европейская правда
2025-10-24T15:28:16Z
ЗМІ вказують на роль Рубіо у зміні ставлення Трампа до Росії
Европейская правда
2025-10-24T15:27:42Z
Як протистояти незаконній мобілізації: адвокат дав важливу пораду
Знай
2025-10-24T15:21:41Z
У Туреччині закрили справу про усунення з посади лідера головної опозиційної партії
Европейская правда
2025-10-24T15:21:34Z
Південна Корея просить Трампа зустрітися з главою КНДР під час поїздки в Азію
Лига
2025-10-24T15:18:19Z
Трагедія у Луцьку: 13-річний хлопець помер після підозри на отруєння, а розтин показав зовсім інше
TSN
2025-10-24T15:18:14Z
Мобільники та парфуми під виглядом ковбасних виробів. На Львівщині викрито контрабанду майже на ₴17 млн
Украина Криминальная
2025-10-24T15:06:11Z
Працівник атомної електростанції впав до реакторного басейну й випадково напився води
24tv
2025-10-24T14:54:47Z
Затримано зрадника, який за завданням рашистів підпалив авто і планував теракт у столиці, а також агентку, яка збирала дані про енергетичні об’єкти
Украина Криминальная
2025-10-24T14:51:00Z
Викрито конвертаційний центр із мільярдним обігом: ексглава Податкової отримав підозру
ГЛАВКОМ NET
2025-10-24T14:39:48Z
"Випадкова" травма черепа: усе, що відомо про трагедію з чоловіком, який помер після мобілізації
24tv
2025-10-24T14:33:36Z
11 років в’язниці отримав 21-річний гвалтівник за напад на 52-річну жінку в парку Луцька
Украина Криминальная
2025-10-24T14:27:38Z
Смерть 43-річного чоловіка після мобілізації у Києві: у ДБР відреагували на інцидент
24tv
2025-10-24T14:24:15Z
У Харкові через вибух невідомого предмета поранені двоє чоловіків
УкраинФорм
2025-10-24T14:18:59Z
Усього 10 хвилин: сантехнік зізнався, як заощадити тисячі гривень перед морозами
24tv
2025-10-24T15:39:14Z
"Електронний ТЦК" вже з 1 листопада: українцям розповіли про нові правила відстрочки через ЦНАП та Резерв+
Хвиля
2025-10-24T15:39:03Z
Японія підняла винищувачі після того, як поблизу пролетіли російські бомбардувальники
Лига
2025-10-24T15:36:48Z
Людям, які народилися в ці три місяці, уготована вища місія
GlavRed
2025-10-24T15:27:40Z
Міноборони обіцяє, що більшість відстрочок можна буде оформити чи продовжити у Резерв+
Украинская правда
2025-10-24T15:24:50Z
Зеленська зустрілася з кронпринцесою Норвегії Метте-Маріт
УкраинФорм
2025-10-24T15:24:18Z
"Це — доросле життя": дівчинка розплакалася, коли побачила ціну на сукню в магазині
Фокус
2025-10-24T15:15:06Z
З комуналкою доведеться справлятися самотужки: хто не отримає субсидію у листопаді
Знай
2025-10-24T15:06:44Z
Коли і де слухати та дивитися Радіодиктант у 2025 році
24tv
2025-10-24T15:06:30Z
Названо неочевидний провісник інсульту
TSN
2025-10-24T13:15:03Z
Ось що станеться з вашим тілом, якщо їсти яблука щодня
TSN
2025-10-24T12:51:35Z
В уряді Німеччини б'ють на сполох через поширення пташиного грипу
Европейская правда
2025-10-24T12:24:45Z
Захистять від інфаркту та інсульту: лікарі назвали три найкорисніші продукти для сніданку
Знай
2025-10-24T10:51:34Z
Суперцілющий топінамбур: який він на смак і у чому його користь
Комсомольская правда
2025-10-24T10:22:42Z
Люди з непереносимістю глютену, найімовірніше, можуть його засвоювати: дослідження
Фокус
2025-10-24T09:27:24Z
Восени випадає більше волосся: вчені кажуть, що це зовсім не міф
Фокус
2025-10-24T07:00:28Z
Оцет і апельсиновий сік: як змити нігті без ацетону
GlavRed
2025-10-23T19:27:17Z
Ранній сніданок: як час вживання їжі може продовжити тривалість життя
Знай
2025-10-23T14:51:09Z
Тойота оголосила дату остаточного завершення виробництва моделі GR Supra
Топ Жир
2025-10-24T15:27:37Z
Водії збентежені: на дорогах встановлюють дивний жовтий знак із колом
GlavRed
2025-10-24T14:27:48Z
Концепт Toyota Camry GT-S виглядає настільки швидким, що може обманути зір
Топ Жир
2025-10-24T14:12:16Z
Stellantis повертає у виробництво потужні седан і кросовер із двигуном Ferrari
Фокус
2025-10-24T13:51:41Z
Цей мініатюрний позашляховик Toyota може бути найчарівнішим ретро-авто з сучасною начинкою
Топ Жир
2025-10-24T13:27:51Z
Škoda показала концепт за мотивами моделі 1000 MBX
AutoCentre
2025-10-24T13:15:10Z
На Печерську власник Lamborghini Urus показав майстер-клас з антипаркування
Топ Жир
2025-10-24T12:39:50Z
Xpeng представив електрифіковане сімейне авто із запасом ходу 1600 км
Фокус
2025-10-24T12:00:29Z
Броньований пікап Peugeot Landtrek спроектовано для аварійних служб
AutoCentre
2025-10-24T11:43:55Z
У них такого немає: чому росіяни довго не затримаються в оточенні біля Добропілля
24tv
2025-10-24T15:39:45Z
Початок опалювального сезону 2025 року у Черкасах: що потрібно знати мешканцям
Политека
2025-10-24T15:31:54Z
Погрожував розстрілом та катував: на Чернігівщині судитимуть російського окупанта
Украина Криминальная
2025-10-24T15:30:19Z
Відключення світла в Київській області з 25 по 28 жовтня: оголошено нові графіки
Политека
2025-10-24T15:21:19Z
Обстріл Херсона: у прокуратурі уточнили наслідки - двоє загиблих, 28 поранених
УкраинФорм
2025-10-24T15:18:31Z
Маєтки біля Києва під час війни: ексміністр Чернишов став фігурантом нового розслідування
TSN
2025-10-24T15:18:17Z
У Покровську щонайменше 250 росіян, українські військові йдуть до позицій по 10-15 км – УП
Украинская правда
2025-10-24T15:06:29Z
У Києві низка автобусів курсуватимуть зі змінами руху 25 та 26 жовтня
AutoCentre
2025-10-24T15:03:16Z
Новий графік поїздів у Дніпропетровській області: що потрібно знати пасажирам
Политека
2025-10-24T15:01:42Z
Аби написати текст без помилок: як ефективно підготуватись до Радіодиктанту
24tv
2025-10-24T15:12:04Z
Не тушкуйте капусту без цієї спеції: як зробити страву неймовірно смачною й ароматною
TSN
2025-10-24T15:06:13Z
Найбільш "ходовий" рецепт осені: квасимо огірки у 3-літровій банці
24tv
2025-10-24T14:48:17Z
"За грибами" чи "по гриби": який з цих варіантів написаний з помилкою
24tv
2025-10-24T14:42:44Z
Не викидайте чайні пакетики: ви навіть не здогадувалися про їхню користь
24tv
2025-10-24T14:42:23Z
Тест на IQ: знайдіть 3 відмінності на картинках магазину одягу за 25 секунд
GlavRed
2025-10-24T14:27:57Z
Королівська вечеря з простих інгредієнтів: рецепт шикарної страви за 25 хвилин
GlavRed
2025-10-24T14:27:07Z
Враження, які приносять прибуток: у Карпатах стартує інвестиційний проєкт — готель вражень «ВІРШІ»
TSN
2025-10-24T14:21:58Z
Тут вода гаряча цілий рік: відвідайте одну з найвідоміших природних перлин Туреччини
24tv
2025-10-24T14:12:21Z
У Нідерландах хакери атакували мережу супермаркетів та викрали дані працівників
УкраинФорм
2025-10-24T15:39:49Z
iPhone 18 Pro, ймовірно, буде підтримувати 5G від Starlink
ZN UA
2025-10-24T15:36:11Z
Розбір iPhone 17 Pro показав покращену ремонтопридатність нового флагмана Apple
InternetUA
2025-10-24T15:28:29Z
У Ботсвані знайшли рідкісний напіврожевий алмаз вагою 37,4 карата
УкраинФорм
2025-10-24T15:27:26Z
Штучний інтелект теж “тупіє”: вчені зафіксували ефект “гниття мозку” від низькоякісного контенту
ZN UA
2025-10-24T15:01:57Z
Samsung готує повернення браузера Internet для Windows
InternetUA
2025-10-24T14:42:17Z
Стильно вбраний чоловік у капелюсі став зіркою соцмереж через фото біля Лувру після пограбування
Комсомольская правда
2025-10-24T14:37:00Z
«Робота мрії» за ваші ж гроші – поліція попереджає про «роботодавців», які наймають за передоплатою
Украина Криминальная
2025-10-24T14:36:17Z
monobank повертає гроші за покупки: що сталось
24tv
2025-10-24T14:24:52Z
Посол України назвав провокацією появу банера про Волинь на матчі в Кракові
Европейская правда
2025-10-24T15:33:05Z
Чуамені: Ми повинні перемагати Барселону у кожному матчі
Football.ua
2025-10-24T15:24:56Z
Знаменита біатлоністка отримала умовний термін за шахрайство та крадіжку
ZN UA
2025-10-24T15:06:38Z
Артета похвалив феноменальну оборону Арсенала
Football.ua
2025-10-24T15:01:19Z
Суд визнав десятиразову чемпіонку світу з біатлону Сімон винною у справі про шахрайство
ГЛАВКОМ NET
2025-10-24T14:45:11Z
«Олександрія» програла «Епіцентру» на старті 10-го туру футбольної Прем'єр-ліги
УкраинФорм
2025-10-24T14:36:30Z
Сіфуентес приніс Епіцентру перемогу над Олександрією
Football.ua
2025-10-24T14:30:42Z
Гвардіола про Хусанова: Травма в дуже небезпечній зоні
Football.ua
2025-10-24T14:24:11Z
Вовченко та Корнійчук — у стартовому складі Вереса на матч проти Зорі
Football.ua
2025-10-24T14:06:05Z