Физики из Японии и Китая представили теоретическую разработку, которая может приблизить создание практичных квантовых батарей. Их модель использует необычные свойства топологических материалов.

Исследователи объединили топологические фотонные волноводы с двухуровневыми атомами. Такая комбинация создает систему, где энергия хранится на квантовом уровне.

Обычные квантовые системы сталкиваются с проблемой декогеренции — потерей квантовых свойств из-за внешнего воздействия. Топологические материалы сохраняют свои характеристики даже при деформации. Это свойство и легло в основу новой модели.

Неожиданным оказалось влияние рассеивания энергии. Обычно его считают негативным фактором. Но здесь при определенных условиях рассеивание временно увеличивает мощность зарядки. Это противоречит традиционным представлениям.

Система демонстрирует несколько ключевых преимуществ. Она обеспечивает практически идеальную передачу энергии на расстояние. Также проявляет устойчивость к потерям — при расположении зарядного устройства и батареи в одном месте. Чжи-Гуан Лу, ведущий автор исследования, отмечает: работа важна для создания микроустройств хранения энергии. Преодоление ограничений по передаче энергии на расстояние ускорит переход от теории к практике.

Квантовые батареи теоретически превосходят традиционные аналоги. Они способны заряжаться быстрее, иметь большую емкость и эффективнее передавать энергию. Но до практической реализации предстоит решить множество задач.

Разработка ориентирована на наномасштабные системы. Потенциальные области применения включают оптическую квантовую связь и распределенные вычислительные сети. Пока это только теоретическая модель. Но она предлагает новые подходы к решению проблем, которые мешали созданию работающих квантовых батарей.