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
Кремль обнуляет мирные переговоры: Москва выдвинула ультиматум Украине и Западу
Comments UA
2026-02-05T05:15:49Z
Путин будет в шоке: почему Трампу только выгодно обеспечить Украину "Томагавками"
Comments UA
2026-02-04T12:57:02Z
В Милане выбросили из окна бывшего украинского банкира, одного из «кошельков» Семьи Януковича
Новости Украины
2026-01-29T18:09:38Z
Премьер Молдовы рассказал о последствиях воскресного блэкаута
Европейская правда
2026-02-04T14:57:23Z
Генерал Келлог: Кремль ищет выход из войны, время играет на пользу Украины
MY.UA
2026-02-05T06:46:31Z
«Война должна закончиться сейчас»: Вэнс обозначил позицию США по Украине и России
Comments UA
2026-02-05T06:42:32Z
Москва сделала свой выбор относительно окончании войны: что произошло перед переговорами в Абу-Даби
Comments UA
2026-02-03T07:48:48Z
Путин не выигрывает войну против Украины: WSJ называет семь причин
Новости Украины
2026-02-04T16:21:20Z
Президент Финляндии призывает Европу переосмыслить отношения с США
MY.UA
2026-02-04T14:32:20Z
Не делайте этого во время застолья, даже если вас об этом попросят
Comments UA
2026-02-02T19:57:08Z
Гороскоп на 4 февраля 2026 года по картам Таро для всех знаков зодиака
UAToday
2026-02-03T16:27:29Z
Пышные, ароматные и вкусные: что добавить в тесто на оладьи, чтобы не опадали и не впитывали жир
TSN
2026-01-30T10:51:54Z
Глубоко несчастный человек: 8 признаков того, что мужчина борется с серьезным кризисом
TSN
2026-02-04T14:06:45Z
Настольные игры, зарядка и рисование: чем занять ребенка при отключении света
Знай
2026-02-05T06:21:59Z
Чтобы развод не повлиял на отношения с детьми: как найти баланс
Знай
2026-02-04T20:51:13Z
Он не кричит и не бьет, но разрушает изнутри: как распознать психологическое насилие, пока не стало поздно
Comments UA
2026-02-04T18:03:11Z
Почему украинцы устали от капусты, а весь мир ее обожает: секреты кимчи от Клопотенко
Comments UA
2026-02-04T17:42:49Z
Тепло в комнате без обогревателя и фольги: работает при -15°C
TSN
2026-02-04T17:06:06Z
Феерический взрыв и масштабный пожар в России
Comments UA
2026-02-04T14:54:26Z
Трагедия в Белогородке: российская атака унесла жизни супругов за несколько часов до праздника
MY.UA
2026-01-28T21:10:31Z
Апокалипсис в США: 85 погибших и сотни тысяч без света
Comments UA
2026-01-30T19:51:58Z
Ревность, бензин и смерть: в Тернопольской области женщина сожгла соперницу, мужчина чудом выжил
Comments UA
2026-01-30T18:36:53Z
Россия массированно атаковала Украину: где были слышны взрывы, какие последствия ударов
Comments UA
2026-02-05T06:51:30Z
Россия содрогалась от взрывов: какие города оказались под атакой
Comments UA
2026-02-05T06:21:21Z
В Сумах дрон ударил во двор многоэтажки: РФ продолжает атаковать мирные города
TSN
2026-02-03T23:36:19Z
Кривой Рог: Шахед попал в многоэтажку, начался масштабный пожар
MY.UA
2026-01-26T19:47:22Z
Досадная авиакатастрофа: бизнес-джет разбился во время взлета в США
MY.UA
2026-01-26T05:28:45Z
"Наваивался": известного российского актера ликвидировали на войне в Украине
Comments UA
2026-02-02T20:57:37Z
"Что же я за мать": Тодоренко бросила ребенка в опасной ситуации
GlavRed
2026-01-31T09:36:24Z
Певицу из Украины, поддерживающую режим РФ, откачивали врачи: что произошло
Comments UA
2026-02-03T20:57:21Z
Джозефина Джексон позирует в декольтированных мини по случаю своего 31-летия
Comments UA
2026-02-03T05:45:51Z
Друг Цимбалюка прокомментировал его участие в "Холостяке": "Мне сам Тарас говорил"
Знай
2026-02-05T06:51:32Z
От древнейших времен до Киевской Руси: Таможенники передали музею ценные артефакты
MY.UA
2026-02-05T05:44:45Z
Тайна раскрыта: певица из Ужгорода в России вышла замуж за известного шоумена из Одессы
Comments UA
2026-01-30T21:00:22Z
Фильм Чернова «2000 метров до Андреевки»: от Канн до номинации Гильдии сценаристов Америки
MY.UA
2026-01-29T15:11:23Z
Дочь Ивана Марчука выступила в защиту отца в скандале с авторскими правами
MY.UA
2026-01-30T17:10:17Z
Один простой трюк с радиатором: комната прогревается в разы быстрее
GlavRed
2026-01-31T17:45:05Z
YouTube начал зачистку: ИИ-каналы с миллионами подписчиков исчезают один за другим
Знай
2026-02-01T13:51:07Z
Кровавый месяц: когда украинцы могут наблюдать это редкое явление в 2026 году
Знай
2026-02-04T19:51:44Z
"Только интернет": директор УЦОКО рассказала, что необходимо для подготовки к НМТ
Знай
2026-02-02T23:33:36Z
"Безумная Пчела": китайские соцсети подхватили шутку об Эпштейне и Порошенко
Comments UA
2026-02-05T05:45:08Z
Ученые обнаружили, что после взрыва черной дыры ее "обломок" врезался в Землю
Comments UA
2026-02-05T05:30:11Z
Великобритания начала расследование в отношении чат-бота Маска
Европейская правда
2026-02-03T12:54:47Z
Скільки яєць безпечно їсти на день для здоров’я серця
AgroNews
2026-01-23T17:18:20Z
Впервые в США технологические гиганты Meta, TikTok и YouTube предстанут перед судом по обвинению в зависимости
MY.UA
2026-01-26T17:12:40Z
Женщина чуть не потеряла зрение из-за контактных линз: почему так случилось
TSN
2026-02-03T16:51:20Z
Врачи назвали продукты, неожиданный эффект от употребления которых поразит многих
Comments UA
2026-02-03T16:24:07Z
Гороскоп на сегодня 1 февраля: нетерпение Овнов, критика Львов и разочарование Стрельцов
Знай
2026-02-01T02:54:06Z
Перевод часов в Украине: появилось важное уточнение о летнем времени
Хвиля
2026-02-02T20:21:36Z
Почему категорически нельзя отказываться от сладостей: новый вывод медиков шокирует
Comments UA
2026-02-05T06:48:05Z
Не только усталость: кардиолог назвал три признака, которые сигнализируют об угрозе сердцу и почкам
TSN
2026-02-05T05:51:57Z
Пьете кофе натощак? Вот как это влияет на ваш организм
UAToday
2026-01-24T10:03:25Z
Что есть с утра для здоровья сердца: 10 завтраков, которые советуют эксперты
TSN
2026-01-23T16:06:16Z
Можно ли есть гранат с косточками и что будет потом с вашим кишечником
Знай
2026-01-30T10:51:51Z
Живёт в собственном мире: друг Михаэля Шумахера сделал шокирующее признание о состоянии легенды Ф-1
Знай
2026-02-03T09:51:51Z
Уникальный Mercedes W126 AMG Red Baron 1983 года уходит с молотка за $200 000
MY.UA
2026-02-04T17:52:20Z
Неприметный раритет: на аукцион выставили нетипичное семейное авто короля Чарльза ІІІ
Фокус
2026-02-04T17:06:06Z
Может появиться в Украине: представлен новый мотоцикл Jawa 350
Фокус
2026-02-04T15:06:41Z
Загадочная наклейка на авто: водители годами игнорируют важную подсказку
GlavRed
2026-02-04T13:39:19Z
Большие изменения: новый Mitsubishi Pajero 2026 показали до презентации
Фокус
2026-02-04T13:15:29Z
Забавы миллиардеров: суперкары и ретроавто выехали на замерзшее озеро ради дрифта
Фокус
2026-02-04T12:12:34Z
Toyota выпустила дешевый и вместительный электромобиль всего за $20 000
Фокус
2026-02-04T11:06:45Z
Налог на роскошь: за какие авто водителям придется выложить дополнительные 25 тысяч гривен
Хвиля
2026-02-04T10:45:55Z
Общественный транспорт по спецпропускам: украинцев готовят к новым ограничениям
Знай
2026-02-04T07:06:41Z
Герой Украины, который защищает Покровск, оценил реальные шансы РФ на Донбассе
MY.UA
2026-01-25T17:20:43Z
Сильные морозы по всей Украине: какой будет погода сегодня
TSN
2026-02-03T05:36:13Z
Большой областной центр оказался под серьезной угрозой: в ВСУ сделали важное предупреждение
Знай
2026-01-30T21:33:15Z
Фронт пылает: 133 столкновения в сутки, самые жесткие бои на Покровском направлении
MY.UA
2026-02-05T06:57:05Z
Зеленский раскрыл потери: 55 тысяч воинов погибли на поле боя
MY.UA
2026-02-05T06:56:59Z
Свет побеждает тьму: когда в Украине наступит весеннее равноденствие в 2026 году
Знай
2026-02-01T20:51:59Z
Гороскоп на картах Таро на 1 февраля 2026: новый старт для Водолеев и важный сигнал для Дев
TSN
2026-02-01T03:06:06Z
Тысячи украинцев Днепропетровщины и Киевщины погрузятся во тьму: графики на 3 февраля
MY.UA
2026-02-02T23:56:58Z
Украинцам старше 55 выплатят почти по 11 тысяч гривен: как получить помощь
Хвиля
2026-01-30T20:45:35Z
Россияне наносят комбинированный удар: по всей Украине – воздушная тревога
Украинская правда
2026-02-03T05:12:38Z
Что нужно сделать со свечами 1 февраля и о чем нельзя думать сегодня: приметы и запреты на Трифона
Знай
2026-02-01T02:54:56Z
Музей Ивана Марчука: как "Детская больница будущего" превратилась в "музей-мираж"
MY.UA
2026-01-27T15:53:47Z
Небо пало под шквалом: 183 дрона и ракеты атаковали Украину
MY.UA
2026-02-05T06:36:06Z
Таинственный комплекс DASH засветился в Украине: США внедряют новую систему ПВО
TSN
2026-02-05T06:33:38Z
Гренландия или Ґринландия? Филолог раскрывает тайны украинского языка
MY.UA
2026-01-26T17:12:42Z
Буковель: неожиданные гости и реабилитация бойцов — что удивило блогера?
MY.UA
2026-01-26T12:53:48Z
Чехия создала неуязвимые дроны на основе российского БпЛА: утечки технологий
MY.UA
2026-01-26T09:16:26Z
Кремль выкачивает деньги из россиян: инфляция превращается в скрытый налог
MY.UA
2026-01-30T17:31:06Z
Мифы и факты: будет ли обязательный техосмотр для авто в Украине до 2026 года?
MY.UA
2026-01-24T05:39:28Z
Курс валют на 27 января: сколько стоят доллар, евро и злотый
UAToday
2026-01-27T10:06:00Z
Скидки на такси: Как "Укрзализныця" поддержит ночных пассажиров
MY.UA
2026-01-26T05:49:06Z
PlayStation 5 разошлась тиражом в 92 миллиона консолей и оставила PlayStation 3 позади — Sony отчиталась о впечатляющих продажах
GameMag
2026-02-05T06:27:26Z
Энергию из EcoFlow хотят обложить налогом: планируют увеличить тариф
Знай
2026-02-05T06:06:53Z
Пенсия в Украине: как добиться перерасчета, повышения и получить помощь, если выплачивают "копейки"
TSN
2026-02-05T06:06:41Z
Свет и тепло по-новому: в Украине планируют реформу энергетики – что изменится
Знай
2026-02-05T05:36:36Z
Доллар в феврале: стоит ли готовиться к новым курсовым прыжкам
Комсомольская правда
2026-02-05T05:06:35Z
Неожиданная встреча: Усик вышел на поле с Мюллером после футбольного матча
MY.UA
2026-01-28T16:40:08Z
Неожиданный герой: Трубин выводит «Бенфику» в плей-офф Лиги чемпионов
MY.UA
2026-01-28T22:52:39Z
В Еврокомиссии осудили призыв президента ФИФА вернуть РФ в международный футбол
Украинская правда
2026-02-05T03:19:35Z
Зов природы сильнее игры: курьезный случай с голкипером в Бразилии взорвал соцсети. ВИДЕО
Новости Украины
2026-02-04T22:03:14Z
Скрытые за нейтральностью: 15 спортсменов РФ поддерживают войну, – ГУР
MY.UA
2026-02-04T14:01:13Z
Париматч: футбол и погода — когда дождь/ветер меняют матч
MY.UA
2026-02-04T12:25:44Z
Саночница Александра Мох: Перед стартом на Олимпиаде буду слушать "Океан Эльзы" – это мой ритуал
Комсомольская правда
2026-02-04T10:24:30Z
Арсенал удруге обіграв Челсі та вийшов до фіналу Кубка ліги
Football.ua
2026-02-03T22:03:34Z
Каталонская "Барселона" борется за финал Лиги чемпионов 2029 года
MY.UA
2026-02-03T14:56:21Z