Квантовые батареи обладают огромным потенциалом для хранения энергии в новом классе компактных, мощных устройств, которые могли бы ускорить освоение возобновляемых источников энергии и значительно уменьшить потребление ископаемого топлива.

Международная группа ученых сделала важный шаг на пути к созданию таких батарей. Согласно заявлению для прессы Университета Аделаиды, группа впервые продемонстрировала важнейшую концепцию сверхпоглощения.

Что такое сверхпоглощение?

Проведя серию лабораторных тестов, команда успешно подтвердила концепцию суперпоглощения - явления квантовой механики с потенциально важными последствиями в области квантовых вычислений и хранения энергии. Сверхпоглощение, как и многие другие квантовые феномены, делает, как кажется, невозможное возможным благодаря тонким манипуляциям с молекулами на квантовом уровне.

В своём интервью доктор Джеймс К. Куач, один из исследователей проекта из Аделаидского университета, сказал: " Сверхпоглощение - это квантовый коллективный эффект, заключающийся в конструктивной интерференции переходов между состояниями молекул".

"Конструктивная интерференция наблюдается в любых типах волн ( световых, звуковых, волнах на воде), и происходит, когда волны складываются и дают более мощный эффект, чем любая из них сама по себе", - продолжил он. " Это позволяет объединившимся молекулам более эффективно поглощать свет, чем по сравнению с каждой молекулой в отдельности". Фактически это означает, что чем больше молекул в вашем квантовом накопителе энергии, тем эффективнее он сможет поглощать энергию, а значит, быстрее заряжаться.

Чем больше аккумулятор, тем быстрее он заряжается

Новые разработки могут привести к созданию больших хранилищ энергии с невероятно быстрым временем зарядки, что позволит найти новые применения в области хранения возобновляемой энергии. "Квантовые батареи, которые используют принципы квантовой механики для расширения своих возможностей, требуют тем меньше времени для зарядки, чем больше они становятся", - сказал доктор Куач в пресс-релизе Университета Аделаиды. "Теоретически возможно, что зарядная мощность квантовых батарей увеличивается быстрее, чем размер батареи, что может позволить использовать новые способы для увеличения скорости зарядки".

Эксперты, изложившие полученные результаты в журнале Science Advances, использовали лазер для зарядки нескольких слоистых микрополостей разного размера, каждая из которых содержала различное количество органических молекул. "Активный слой микрополости содержит органические полупроводниковые материалы, которые накапливают энергию. В основе сверхпоглощающего эффекта квантовых батарей лежит идея о том, что все молекулы действуют совокупно благодаря свойству, известному как квантовая суперпозиция", - пояснил доктор Куач.

" С увеличением объема микрополости и числа молекул время процесса зарядки сокращалось", - продолжил он. " Это значительное достижение и важный этап в развитии квантовой энергетике".

По мнению группы исследователей, все это имеет решающее значение для разработки новых, более устойчивых форм хранения электроэнергии. Ожидается, что к 2040 году энергопотребление населения вырастет на 28 процентов по сравнению с уровнем 2015 года. С помощью квантовых батарей компании, занимающиеся возобновляемыми источниками энергии, смогут осуществлять одновременный сбор и хранение световой энергии, что позволит значительно сократить расходы, объясняет группа исследователей. Следующим важнейшим шагом команды является создание действующего прототипа квантовой батареи, использующего явление супер-поглощения, эффективность которого была доказана в ходе экспериментов.