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
Россияне продолжают свою месть Пугачевой: что сделали на этот раз
Comments UA
2025-10-24T19:15:46Z
Брэд Питт и Анджелина Джоли могут "воссоединиться" в ближайшее время - СМИ
TSN
2025-10-24T19:15:03Z
Антон Птушкин и его "Антарктида" среди самых кассовых украинских фильмов военного времени
Апостроф
2025-10-24T18:57:19Z
Тарас Цымбалюк впервые признался, почему разошелся со Светланой Готочкиной
TSN
2025-10-24T17:51:12Z
Макс Барских довел до слез щемящим клипом на свою новую украиноязычную песню
TSN
2025-10-24T16:51:06Z
"Там, де нас нема": Женя Янович по-новому посмотрел на первый клип "Океана Эльзы": режиссер Семен Горов отреагировал
Апостроф
2025-10-24T16:33:12Z
"В тот год я посетила 43 похороны": Тильда Суинтон рассказала о кризисе СПИДа 1994
Апостроф
2025-10-24T15:51:46Z
Монохромная картина синего цвета продана на аукционе за сумасшедшие деньги
Comments UA
2025-10-24T15:48:14Z
Премьеры недели: трек-посвящение родным от Max Barskih и ремейк культового клипа "Океан Ельзи"
Комсомольская правда
2025-10-24T15:24:14Z
В России обваливается производство ВПК
Корреспондент
2025-10-25T03:06:04Z
Дефицит продуктов в Сумской области: на что переписывают цены из-за проблем на рынке
Политека
2025-10-25T03:00:44Z
У морських портах України посилюють безпеку
Хвиля
2025-10-24T21:30:02Z
Мед исчезает с полок: почему выгоднее отдать его в ЕС, чем оставить своим
Знай
2025-10-24T20:51:01Z
Беда, откуда не ждали: у Путина начались проблему с военным производством, - - The Moscow Times
Новости Украины
2025-10-24T20:42:39Z
В ГУР раскрыли планы россии: жителей трех областей предупредили о серьезной опасности
Знай
2025-10-24T20:30:56Z
Бюджет-2026: что будет с зарплатами, каким прогнозируют курс валют и почему экономисты возмущены
TSN
2025-10-24T20:21:48Z
Украинские аграрии: Экспорт в ЕС усложнен, ищем новые рынки
Хвиля
2025-10-24T20:12:34Z
Коснется всех при обмене 100 долларов: украинцев предупредили о реальных неприятностях
Хвиля
2025-10-24T19:45:41Z
"Долговременная холодная война": политолог озвучил тревожный сценарий завершения войны
Знай
2025-10-25T03:21:41Z
По всей Украине объявляли воздушную тревогу: какая опасность
TSN
2025-10-25T01:51:46Z
Премьер Дании: Стратегия Путина – ждать, пока Запад сдастся, но этого никогда не произойдет
Украинская правда
2025-10-24T22:45:17Z
Ей грозит 10 лет тюрьмы: известную путинистку проверяет полиция в РФ
Comments UA
2025-10-24T20:54:18Z
Лукашенко стало плохо после секретного отчета о том, чем «дышит народ»
Новости Украины
2025-10-24T20:21:27Z
«Это война другого технологического уровня»: политик объяснил, почему Украине не нужна заморозка по линии фронта
Знай
2025-10-24T20:21:13Z
В Беларуси снова "подложили свинью" России: что пошло не так между "братскими" народами
Comments UA
2025-10-24T20:12:13Z
"Киев в зоне риска": долетят ли новые российские КАБы до столицы
TSN
2025-10-24T20:03:35Z
«Доктор Зло» из Мордовии: ЕС наказал врача, который пытал украинских военнопленных
Новости Украины
2025-10-24T19:54:14Z
В результате российской ракетной атаки на Киев пострадал детсад в Днепровском районе – КГВА
Украинская правда
2025-10-25T03:15:23Z
Ракетная атака на Киев: власти сообщили о последствиях и пострадавших
TSN
2025-10-25T03:06:34Z
Семеро украинцев на авто пытались прорваться через границу: чем это закончилось
TSN
2025-10-24T19:09:57Z
Німеччина у вересні збільшила виплавку сталі на 15,4% м./м
AgroNews
2025-10-24T18:09:47Z
В ТЦК прокомментировали обстоятельства смерти мобилизованного в распределительном пункте Киева
Новости Украины
2025-10-24T17:54:51Z
Требовали 150 тыс. долларов — бывшие правоохранители предстанут перед судом
Апостроф
2025-10-24T17:03:09Z
Мужчина на Одесщине похитил 10-летнего мальчика, чтобы наказать: что тот натворил
TSN
2025-10-24T16:36:48Z
Россияне накрыли огнем один из областных центров Украины: много взрывов, есть погибшие
TSN
2025-10-24T16:36:22Z
Армия РФ пыталась атаковать пассажирский поезд: что известно
TSN
2025-10-24T15:27:55Z
Новые правила безопасности в школах: кого развернут на входе
Знай
2025-10-25T03:36:22Z
Хеллоуин не о конфетах: настоящая история праздника, о которой не говорят
Знай
2025-10-25T02:51:09Z
25 октября – какой сегодня церковный праздник, традиции и приметы этого дня, что нельзя делать
Комсомольская правда
2025-10-25T02:34:29Z
Учеба без тепла и света: в школах просят запустить отопление позже
Знай
2025-10-25T02:12:49Z
Зачем плакать 25 ноября и о чем можно попросить при свечке: приметы и запреты на Маркиана
Знай
2025-10-25T01:57:09Z
День памяти великомученика Димитрия: традиции
ZN UA
2025-10-25T01:33:20Z
Военный резерв: будут ли формировать его из женщин
ZN UA
2025-10-25T01:03:45Z
Россияне атакуют Украину баллистикой, ракеты летят на Киев
ZN UA
2025-10-25T01:03:03Z
Во Франции протестировали новейшее решение НАТО для борьбы с российскими КАБами
ZN UA
2025-10-24T21:57:46Z
Зимнее время: куда следует переводить стрелки часов
ZN UA
2025-10-25T00:03:51Z
Врачи назвали "суперпродукт", который снизит артериальное давление и холестерин
Comments UA
2025-10-24T21:48:04Z
Популярные процедуры для волос приводят к раку: какие самые опасные
Comments UA
2025-10-24T21:09:05Z
Курение кальяна и туберкулез: врач рассказала, что в этом общего
Знай
2025-10-24T19:51:34Z
Банка, баланс и мозг: тесты для оценки уровня здоровья вашего тела
Знай
2025-10-24T17:51:38Z
Боль в спине: какие 6 ежедневных привычек приводят к этому
TSN
2025-10-24T16:36:21Z
Бобы, мандарин и рыба: продукты, помогающие избежать рака груди
Знай
2025-10-24T15:51:06Z
Неожиданные враги: эксперты назвали восемь факторов, из-за которых кости теряют прочность
UAToday
2025-10-24T14:06:47Z
Банан: польза фрукта, о которой вы точно не знали
TSN
2025-10-24T13:06:03Z
Назван режим стирки, частое использование которого "убивает" стиральную машину
Comments UA
2025-10-24T14:48:35Z
Японский производитель телевизоров показал электрического конкурента Renault Kangoo
Фокус
2025-10-24T12:57:55Z
Маск намекнул на создание собственной армии из миллиона роботов-гуманоидов Tesla Optimus
Фокус
2025-10-24T06:57:12Z
Автолюбитель случайно купил на аукционе внедорожник королевы Елизаветы
Фокус
2025-10-23T20:00:51Z
В Китае создали чрезвычайно эффективный двигатель внутреннего сгорания
Корреспондент
2025-10-23T18:45:48Z
Как выбрать экскаватор для аренды: полезные советы
For-UA
2025-10-23T12:49:39Z
Не цена и не бренд: автомеханик объяснил, на что нужно обращать внимание при выборе шин
Знай
2025-10-23T11:51:02Z
В Киеве заметили редкую люксовую Toyota 90-х на базе Supra
Фокус
2025-10-23T10:36:11Z
30 лет, а он проехал всего 656 км: в гараже невероятный Ford Escort RS Cosworth
Знай
2025-10-23T03:51:20Z
Заметное потепление: синоптик рассказал, где его ожидать
ZN UA
2025-10-25T01:42:48Z
Гороскоп на сегодня 25 октября: общение близнецов, уверенность львов и финансы козерогов
Знай
2025-10-25T01:33:08Z
Прогноз на зиму: синоптик рассказала, какой месяц будет самым холодным
ZN UA
2025-10-25T00:31:38Z
Решетилова призвала к детальному расследованию гибели военнообязанного в Киеве
Украинская правда
2025-10-24T22:06:25Z
Враг значительно продвинулся вперед: военные назвали единственный выход для Украины
Comments UA
2025-10-24T20:39:57Z
Третий армейский корпус уничтожил колонну россиян под Лиманом
Корреспондент
2025-10-24T20:18:06Z
В Киеве впервые выходит на маршрут двухэтажный автобус
Фокус
2025-10-24T19:42:03Z
В Киеве и ряде областей объявлена воздушная тревога: какая причина
TSN
2025-10-24T19:36:07Z
Удивительная история: как кот попал в беду в Киеве и нашел новый дом
TSN
2025-10-24T19:21:05Z
Не ради похвалы, а от чистого сердца: пять самых щедрых знаков зодиака
GlavRed
2025-10-24T18:27:05Z
Месячный посевной календарь на ноябрь 2025 года: когда и что еще можно посеять, чем заниматься в саду и на огороде
TSN
2025-10-24T15:33:12Z
Гороскоп на 25 октября 2025 года по картам Таро для всех знаков зодиака
UAToday
2025-10-24T15:30:04Z
Какие привычки разрушают жизнь и отдаляют от осуществления мечт: объяснение психологов
TSN
2025-10-24T14:09:26Z
Гороскоп на 25 октября: поддержка семьи и друзей облегчит эмоциональное состояние
Новости Украины
2025-10-24T13:06:00Z
Как быстро заточить нож без точилки в домашних условиях: лучшие способы, проверенные временем
TSN
2025-10-24T12:51:10Z
Гречка и черт по-новому: бюджетный и невероятно вкусный ужин для всей семьи из 4 человек
TSN
2025-10-24T12:36:54Z
Забудьте о картофеле: как приготовить вкусные драники из тыквы
Апостроф
2025-10-24T11:18:37Z
Четыре опасных растения, которые разрушают ваш дом и сад — советы экспертов
TSN
2025-10-24T10:21:48Z
Звезда, которая умерла три миллиарда лет назад, поглощает планетную систему
ZN UA
2025-10-25T03:18:22Z
Не русские, а бактерии: что убило огромную армию Наполеона 1812 года
TSN
2025-10-24T21:18:10Z
Microsoft анонсировала Halo: Campaign Evolved — это ремейк сюжетной кампании первой части для PlayStation 5, ПК и Xbox Series X|S
GameMag
2025-10-24T21:01:25Z
Могут ли собаки видеть призраков: мнения ученых и парапсихологов, и во что верили ацтеки
TSN
2025-10-24T20:21:46Z
Как отмыть желтые пятна на сиденье унитаза: это средство действует мгновенно
TSN
2025-10-24T20:21:38Z
Глибше, швидше, ефективніше: як Opus справляється з будь-яким полем
AgroNews
2025-10-24T20:09:13Z
Зеленский представил Стармеру дрон-перехватчик OCTOPUS, который будут тестировать в Украине
Украинская правда
2025-10-24T18:06:56Z
«Інтерпайп» розробив вісь для важконавантажених потягів європейського типу
AgroNews
2025-10-24T17:19:29Z
В Украине взялись за онлайн-казино: для игроков введут новые лимиты на деньги и время
Хвиля
2025-10-24T17:15:33Z
Уоррен уверяет, что в субботу общественность узнает имя соперника Чисоры
Корреспондент
2025-10-24T20:39:42Z
На взвешивании перед боем Паркер и Уордли показали разный вес
Корреспондент
2025-10-24T20:03:52Z
Верес дома в меньшинстве разошелся без голов с Зарей
Корреспондент
2025-10-24T19:06:47Z
Биатлонистка Симон признана судом виновной за развод на деньги
Корреспондент
2025-10-24T18:42:22Z
Промоутер Паркера подстегивает доминирование Усика боем с Паркером
Корреспондент
2025-10-24T18:03:16Z
"Реал" — "Барселона": онлайн-трансляция матча чемпионата Испании
ZN UA
2025-10-24T14:18:44Z
"Реал" — "Барселона": где и когда смотреть первый Эль-Класико в сезоне
ZN UA
2025-10-24T13:51:22Z
Беленюк назвал недопуск россиян к Паралимпиаде победой справедливости
Корреспондент
2025-10-24T12:30:22Z
Барселона получила кадровое усиление накануне Эль-Класико
Корреспондент
2025-10-24T11:24:49Z