Прорыв в хранении энергии: создана батарея, которая вообще не теряет заряд

В новом исследовании предложили способ борьбы с утечками энергии и даже выяснили, как этот процесс можно обратить на пользу, временно увеличивая мощность зарядки, пишет SciTechDaily.

Проблема квантовых АКБ

Квантовые аккумуляторы — это теоретические миниатюрные устройства, которые для хранения энергии используют не химические реакции, а квантовые эффекты, такие как суперпозиция и запутанность. Теоретически, они обладают целым рядом преимуществ перед классическими батареями: ускоренная зарядка, повышенная емкость и более эффективная передача заряда.

Однако до сих пор создать работающий прототип не удавалось. Главный нюанс — декогеренция: в реальных условиях квантовые системы быстро теряют свои уникальные свойства из-за взаимодействия с окружающей средой, что приводит к потерям емкости и снижению эффективности.

Неожиданный эффект

Команда экспертов из японского центра RIKEN и китайского Хуачжунского университета науки и технологий предложила применять топологические материалы, в частности — фотонные волноводы. "Топологические" — означает, что их свойства остаются неизменными даже при деформации.

Ученые объединили топологические характеристики фотонных волноводов с квантовым поведением двухуровневых атомов. Такая конструкция позволяет передавать энергию (фотоны) на большие расстояния практически без потерь и рассеивания, даже если волновод изогнут или имеет дефекты.

Самым удивительным открытием стало то, что рассеивание энергии (диссипация), которое всегда считалось главным врагом эффективности, в определенных условиях может, наоборот, временно увеличивать мощность зарядки. Обнаружилось, что когда рассеивание превышает некий критический порог, мощность зарядки кратковременно возрастает, нарушая все классические представления.

Где это будет применяться

Хотя это пока лишь теоретическая модель, она открывает путь к созданию реальных высокопроизводительных устройств для микрохранения энергии.

В будущем такие квантовые батареи могут найти применение в:

• Источниках питания в наномасштабе для миниатюрных роботов и сенсоров.
• Оптической квантовой связи для сверхзащищенной передачи данных.
• Распределенных квантовых вычислительных сетях.

Раньше Фокус писал еще одно неожиданное открытие: батареи будущего будут из геля. Впервые в мире удалось создать металлический гель – материал на основе нескольких металлов со свойствами геля. Эта новинка может полностью изменить форму хранения энергии в жидкометаллических батареях.