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.

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.

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.

Поділитися
Поділитися сюжетом
Джерело матеріала
Нові бойові літаки для України: у ПС розкрили несподівані подробиці
GlavRed
2026-08-22T18:45:03Z
Підготовка до школи в Україні: що справді треба купити дитині, а на чому можна заощадити
Политека
2026-08-22T18:42:44Z
Засновник "Хартії" відповів Терехову, який назвав його не "харків'янином"
24tv
2026-08-22T18:21:19Z
Гуманітарна допомога ветеранам у Київській області: хто може отримати новий вид підтримки
Политека
2026-08-22T18:21:04Z
Данія хоче обмежити захист для українців із 14 областей: кого торкнуться нові правила
ZN UA
2026-08-22T18:15:42Z
Зима без опалення та гарячої води: українцям розкрили найгірший сценарій
GlavRed
2026-08-22T18:06:49Z
Польща розмістить на своїй території ракети, здатні долетіти до Москви: Косіняк-Камиш розповів подробиці
InternetUA
2026-08-22T18:00:08Z
Доплачуватимуть до 40%: хто з українців має право на надбавку до пенсії за особливі заслуги
TSN
2026-08-22T17:48:03Z
Гуманітарна допомога для пенсіонерів у Полтавській області: що саме видають
Политека
2026-08-22T17:30:39Z
80% бачать кольорові сни через яскраве кіно в дитинстві: науковці пояснили різницю
Знай
2026-08-10T17:27:45Z
Як позбутися жучків у крупі всього за одну ніч: допоможе проста кришечка від пляшки
GlavRed
2026-08-12T19:15:49Z
Мухи зникнуть із дому: простий трюк із лимоном та ще трьома інгредієнтами відлякає комах
TSN
2026-08-10T19:36:35Z
Чайник закипить швидше: простий спосіб назавжди позбутися накипу
GlavRed
2026-08-16T16:21:20Z
Літаючий гігант прямо у храмі: як вісім чоловіків розгойдують легендарне кадило Ботафумейро
24tv
2026-08-22T18:27:07Z
Незвичайний кухонний лайфхак: навіщо змішувати шкірку моркви з содою
GlavRed
2026-08-22T18:06:48Z
5 фатальних помилок при домашній консервації: розсіл мутніє і зриває кришки
24tv
2026-08-17T20:18:41Z
Гороскоп на завтра, 15 серпня: Тельцям - хороші новини, Скорпіонам - радість
GlavRed
2026-08-14T03:27:44Z
5 режимів прання, які ви ігноруєте: вони можуть полегшити догляд за речима
24tv
2026-08-13T17:12:21Z
Є група крові, яку кліщі обирають найрідше: кому пощастило більше
TSN
2026-08-13T08:36:54Z
Пʼять ознак, що ви приймаєте душ занадто часто: на що звернути увагу
Gazeta UA
2026-08-12T09:51:49Z
Авокадо не потемніє так швидко: простий спосіб зберегти його зеленим після розрізання
TSN
2026-08-13T08:36:35Z
Цукор у крові "стрибає" після їди: 7 простих правил, які допоможуть це контролювати
TSN
2026-08-13T08:36:53Z
Що з’їсти на вечерю і не нашкодити здоров’ю: лікарі розкрили правило ідеальної тарілки
TSN
2026-08-22T17:36:03Z
Секрет ідеального хрускоту: як правильно квасити та маринувати огірки на зиму
24tv
2026-08-22T13:54:17Z
Чому морква тріскається у землі: головна причина, яку не знають городники
24tv
2026-08-12T08:45:57Z
Що станеться з організмом, якщо відмовитися від вуглеводів: наслідки можуть здивувати
TSN
2026-08-22T11:06:29Z
Харків'янка захворіла на рідкісну форму ботулізму після ботоксу
ГЛАВКОМ NET
2026-08-22T10:42:30Z
Масована атака по Одещині: постраждала дитина
5 UA
2026-08-22T18:48:08Z
Пожежа на заводі «Іскра» у Львові: загинули троє людей
ZN UA
2026-08-22T17:34:30Z
Біля аеропорту Софії виявили GPS-глушник
iPress
2026-08-22T17:25:59Z
У Швеції молодий чоловік напав на учнів однієї з шкіл: є загиблі та поранені
5 UA
2026-08-22T16:21:13Z
В аеропорту Дюссельдорфа мандрівницю вжалив скорпіон
Европейская правда
2026-08-22T16:03:43Z
У Львові біля ТЦК чоловікові стало зле: у соцмережах поширили фейк про його смерть
ГЛАВКОМ NET
2026-08-22T15:42:41Z
"Відмовтеся від відвідування ТЦ": розвідка попередила про ризик нових атак
TSN
2026-08-22T15:18:17Z
У Львові мобілізований нібито помер біля Сихівського ТЦК: що кажуть військові
24tv
2026-08-22T15:03:13Z
Впав після мобілізаційних заходів: у Львові біля ТЦК мало не помер чоловік, — депутат
Фокус
2026-08-22T14:57:52Z
Зачіски, які молодять: 5 трендових стрижок для жінок 50+
TSN
2026-08-22T17:36:09Z
"Софія Київська" запустила віртуальний тур із 3D-прогулянками та аудіогідом
Комсомольская правда
2026-08-22T17:25:17Z
10 серіалів, як "Гра престолів": високі рейтинги, гарні відгуки і неочікувані фінали
Фокус
2026-08-22T17:06:44Z
Ользі Сумській – 60: як змінювалася акторка та в чому її секрет доглянутої зовнішності
24tv
2026-08-22T16:06:44Z
Анна Саліванчук розкрила головний секрет молодого вигляду і у сміливій сукні похизувалась пишним бюстом
TSN
2026-08-22T15:48:56Z
Диван зачекає: куди піти у Києві цими вихідними, 22 – 23 серпня
VGorode
2026-08-22T15:42:57Z
"Life Is a Dream": 88-річний Ентоні Гопкінс випустив дебютний альбом
GlavRed
2026-08-22T15:18:28Z
Ольгу Горбачову не пустили до закладу у Києві через її зовнішній вигляд: що не сподобалось персоналу
TSN
2026-08-22T15:09:52Z
Де зараз Маша Кондратенко, яку раніше вважали Klavdia Petrivna
24tv
2026-08-22T14:54:53Z
Метро Харкова працюватиме до 23:00 у День прапора та День міста
Знай
2026-08-22T18:57:27Z
Де цими вихідними у Києві пройдуть продуктові ярмарки. Адреси
VGorode
2026-08-22T17:57:16Z
День Незалежності: у Києві три дні частково обмежуватимуть рух – приїдуть іноземні гості
Лига
2026-08-22T17:51:25Z
В Україну повертаються опади: де найближчими днями буде дощ і гроза
24tv
2026-08-22T17:06:20Z
Харків 22 серпня: обстріли, подовжений транспорт до Дня міста
Мій Харків
2026-08-22T16:39:28Z
У Севастополі збитий дрон упав на автобус з людьми: є жертви
24tv
2026-08-22T16:33:48Z
Тіньовий флот РФ під ударом: Мадяр розповів про 242 уражених судна за півтора місяці операції
Хвиля
2026-08-22T16:33:42Z
Спека остаточно відступає з України: які області заллють дощі та грози
GlavRed
2026-08-22T16:27:49Z
Падіння Криму стане катастрофою для Росії: як Кремль уникає бунту
24tv
2026-08-22T16:12:48Z
Подорожчання продуктів в Одеській області: ціни суттєво піднялися
Политека
2026-08-22T18:30:57Z
Кабмін спрямував 5,14 млрд грн на виплати за зруйноване житло за програмою "єВідновлення" – Корецький
5 UA
2026-08-22T18:15:30Z
Пенсіонерам пообіцяли нові розміри мінімальних пенсій: кому нарахують по 6000 гривень
24tv
2026-08-22T17:45:05Z
Тариф на світло може змінитися вже після 31 жовтня: скільки коштуватиме кіловат електроенергії
24tv
2026-08-22T17:06:58Z
Австралія для розбудови індустрії «зеленої» сталі потребує $110 млрд за 14 р
AgroNews
2026-08-22T17:06:36Z
Дефіцит продуктів в Київській області: що відбувається на місцевому ринку
Политека
2026-08-22T17:00:54Z
Угорщина в суботу відновить роботу атомного реактора на тлі підвищення рівня води в Дунаї
Европейская правда
2026-08-22T16:45:34Z
Дніпровський металургійний завод можуть визнати банкрутом через борг у 1,3 млрд грн
AgroNews
2026-08-22T16:18:32Z
Карні анонсував відповідь Канади на нові мита США з 8 вересня
Европейская правда
2026-08-22T16:16:25Z
Експосол США Макфол визнав, що помилявся щодо росіян: "Я недооцінив, наскільки це глибоко"
Хвиля
2026-08-22T18:48:23Z
Зеленський доручив уряду і Раді розглянути створення Ветеранського кодексу
Детектор М
2026-08-22T18:48:18Z
"Так не буде": Лавров відкинув ідею негайного припинення війни з Україною
Gazeta UA
2026-08-22T18:30:33Z
Зеленський доручив уряду до Покрови підготувати програму змін для ветеранів
24tv
2026-08-22T17:51:09Z
путін знову відкинув мирні пропозиції: хоче воювати
5 UA
2026-08-22T17:45:11Z
NYT: Мелоні та Трамп перестали спілкуватися після публічного випаду президента США
Хвиля
2026-08-22T17:39:54Z
Путін використовує громадян КНДР як робочу силу: чим це загрожує українській армії
24tv
2026-08-22T17:30:29Z
Друга "Павутина" зі зриву авіасполучення в РФ провалилася з двох причин - ЗМІ
GlavRed
2026-08-22T17:27:43Z
Відстрілювати і вішати на площі: депутат зробив жорстку заяву після вбивства військовослужбовця ТЦК
Фокус
2026-08-22T17:12:18Z
10 мінералів, які потрібні світу для розвитку технологій
InternetUA
2026-08-22T18:33:34Z
"Мертвий інтернет" може стати реальністю – що показало нове дослідження
24tv
2026-08-22T18:06:47Z
Мільйон супутників SpaceX може залишити Землю без тонн важливих ресурсів
24tv
2026-08-22T18:06:25Z
Користувач Samsung вимкнув ці 4 функції Galaxy: батарея стала працювати значно довше
InternetUA
2026-08-22T17:48:27Z
$400 млн за приватність дітей: TikTok уклав угоду з Мін'юстом США
iPress
2026-08-22T17:25:56Z
Це не просто камінь: гора у формі човна в Туреччині зберігає залишки Ноєвого ковчега
Фокус
2026-08-22T17:12:22Z
На ринку смартфонів наближаються зміни: який бренд посяде перше місце, випередивши Apple
Фокус
2026-08-22T17:12:18Z
У вашому смартфоні є вбудований металошукач: мало хто знає про цю функцію
InternetUA
2026-08-22T17:01:46Z
Вітряки ефективніші за сонячні панелі: чому їх майже не ставлять біля будинків
InternetUA
2026-08-22T16:21:14Z
Серіа А: Інтер розгромив Монцу, Удінезе поділили очки з Комо
Football.ua
2026-08-22T18:37:33Z
Брентфорд з Ярмолюком почав сезон із розгрому Тоттенгема
Football.ua
2026-08-22T18:33:16Z
Неочікувана зустріч Усика у Львові: з ким поспілкувався боксер
24tv
2026-08-22T18:30:50Z
Фіорентина розглядає трансфер Бету
Football.ua
2026-08-22T18:09:35Z
Флік: я не хочу говорити про Хуліана
Football.ua
2026-08-22T18:09:33Z
Де Дзербі підтвердив майбутнє Бергвалля в Тоттенгемі
Football.ua
2026-08-22T17:45:39Z
Усик зібрав ажіотаж навколо себе на вечорі боксу у Львові
24tv
2026-08-22T17:39:16Z
Схерпен став найвищим гравцем в історії АПЛ
Football.ua
2026-08-22T17:36:00Z
Українець Чепурний завоював золото в опорному стрибку на Чемпіонаті Європи
Комсомольская правда
2026-08-22T17:12:31Z
Плагін-гібридний седан Volkswagen ID.Era 5S розкрив усі технічні деталі
AutoGeek
2026-08-12T12:15:05Z
Український пілот Олександр Бондарев назвав ім'я нового чемпіона Формули-1
24tv
2026-08-22T15:24:02Z
За $332 000 позашляховик Winnebago кличе в дикі хащі, але аж ніяк не до туалету
Топ Жир
2026-08-22T13:57:57Z
Український пілот Формули відреагував на ганебне рішення FIA зняти санкції з Росії
24tv
2026-08-22T10:27:45Z
Водії часто його ігнорують, а дарма: навіщо потрібен режим B в авто
GlavRed
2026-08-22T08:27:21Z
Суперкари, електромобілі, всюдиходи: найцікавіші українські авто за роки Незалежності
Фокус
2026-08-22T06:00:37Z
Як живе Міхаель Шумахер після трагедії на лижах і коми
24tv
2026-08-22T03:33:56Z
Найкумедніший електричний мінівен Китаю знову оновлять
Топ Жир
2026-08-22T00:57:47Z
Потужний лайфхак для авто — навіщо засипати соду на килимки
GlavRed
2026-08-22T00:24:26Z