Несмотря на некоторый прогресс последних лет, квантовые батареи по-прежнему не часто используются на практике. Перспектива фундаментальной революции в хранении энергии мотивирует исследователей по всему миру. Сейчас команда ученых совершила прорыв в этом направлении.

Идея квантовых батарей заключается в сверхпоглощении. Молекулы поглощают свет, подобно солнечным элементам. Благодаря так называемой суперпозиции несколько длин волн, в данном случае световых, могут беспрепятственно перекрываться. Это означает, что они могут усиливать друг друга, не мешая друг другу.

В квантовой батарее это гарантирует, что по мере увеличения числа молекул скорость, с которой они поглощают свет, также увеличивается. Это означает, что аккумулятор увеличенной емкости также будет заряжаться быстрее. Впервые эта концепция была описана в 2022 году.

Исследователи из Национального университета Ченг Кунг на Тайване нашли практический метод зарядки квантовых батарей. Для этого ион, кубит, пропускался через полость в состоянии суперпозиции. Кубит в данном случае — это аккумулятор. Полость работает как зарядное устройство, отражая волны определенной длины, которые поглощаются ионом и заряжают его.
Изображение: Physical Review Letters
Исследователи провели кубит через несколько загрузочных полостей в экспериментальной установке. Там работали разные длины световых волн. Во второй экспериментальной установке кубит пропускался только через одну загрузочную полость, в которой длины волн не были разделены.

Последнее решение оказалось особенно эффективным. При этом ученые не только подтвердили, что квантовая батарея может работать. Они продемонстрировали «идеальный феномен зарядки», по крайней мере теоретически. Это будет означать, что вся подаваемая энергия может храниться без потерь.

Исследователи работали с IBM Quantum Platform. Доказательство концепции должно быть масштабируемым и, следовательно, работать в больших батареях с более чем одним кубитом. Результаты были опубликованы в журнале Physical Review Research.

Однако квантовые батареи еще не пригодны для практического использования. Большая надежда заключается в том, что в долгосрочной перспективе эту технологию можно будет использовать для электромобилей, которые можно будет заряжать с молниеносной скоростью. Еще одним преимуществом является то, что для таких аккумуляторов не требуются редкие материалы.