Квантові батареї стали в 4 рази ефективнішими: що придумали вчені і де вони їх застосують

Особлива конструкція нових акумуляторів дала змогу в рази підвищити ефективність зберігання енергії, а також ефективно використовувати їх на практиці.

Дослідники з Гданського університету в Польщі та Університету Калгарі в Канаді розробили квантові батареї, які працюють набагато краще від аналогів, як із погляду енергетичної ємності, так і з погляду ефективності. Про новинку повідомило видання Phys.

Учені використали принцип невзаємності для оптимізації динаміки зарядки квантових батарей. У фізиці невзаємність виникає, коли реакція системи змінюється залежно від напрямку, в якому хвилі або сигнали поширюються всередині неї. Ця асиметрія виникає через порушення так званої симетрії обертання часу, що, по суті, означає, що процеси в системі, спостережувані в міру їхнього розвитку в часі, відрізнятимуться від тих процесів, що спостерігаються під час перемотування назад.

Невзаємність зазвичай використовується під час розроблення нових квантових технологій, наприклад, для забезпечення потоку сигналів у певному напрямку і придушення шумів. Однак досі цей принцип рідко застосовували для розробки рішень зі зберігання квантової енергії.

Основна мета дослідження полягала в тому, щоб успішно використовувати невзаємність для підвищення ефективності та ємності квантових батарей, що потенційно призведе до інновацій у тому, як квантові технології зберігають енергію.

Батареї, які розробили вчені з Польщі та Канади, використовують порушення симетрії обертання часу, щоб створити прямий потік енергії від квантового зарядного пристрою до батареї, запобігаючи зворотному потоку енергії. Цей підхід значно збільшує запасену енергію, навіть у режимах надзатухаючої взаємодії, і його легко реалізувати з використанням поточних квантових схем у фотоніці та надпровідних системах, пояснили дослідники.

Також вони виявили, що їхня невзаємна конструкція акумуляторів допомогла в 4 рази підвищити ефективність зберігання енергії порівняно зі звичайними квантовими батареями. Тести показали, що невзаємні квантові батареї можуть легко долати локальне розсіювання і підтримувати високі швидкості передачі енергії.

Робота цієї дослідницької групи відкриває нові можливості використання невзаємності для підвищення продуктивності та надійності як квантових батарей, так і інших квантових систем. Вчені мають намір дослідити взаємодію між невзаємністю та іншими квантовими ресурсами, такими як заплутаність і квантовий каталіз, щоб ще більше підвищити можливості зберігання енергії. У планах — експериментальна реалізація теоретичних моделей у практичних квантових схемах для удосконалення технології для реальних застосувань.