Прорывная технология квантовых батарей: полная зарядка всего за наносекунды.
Австралийские ученые совершили крупный прорыв в области квантовых батарей, позволив заряжать их в миллиарды раз быстрее, чем это возможно с помощью существующих технологий, благодаря явлению сверхпоглощения.
Хотя литий-ионные батареи остаются популярным стандартом благодаря своей долговечности и возможности быстрой зарядки, время ожидания быстрой зарядки по-прежнему является серьезным препятствием. Однако новые исследования квантовых батарей, проведенные австралийскими учеными, открыли совершенно новое направление, потенциально способное изменить всю энергетическую ситуацию.
Технология сверхбыстрого поглощения и рекордная скорость зарядки.
Согласно публикации в журнале Light: Science & Applications, исследовательская группа использовала высокоинтенсивные лазерные импульсы для активации «оптического микрорезонатора». Этот резонатор содержит специальные фотоэлектрические элементы, в которых происходит явление, называемое «сверхпоглощением».
Это явление позволяет элементам батареи поглощать энергию со скоростью, значительно превышающей физические пределы современных технологий. В частности, ученым пришлось использовать сверхбыстрые спектроскопические методы для измерения этого процесса на наносекундном (10⁻⁹ секунды) и фемтосекундном (10⁻¹⁵ секунды) уровнях. Для сравнения, моргание человека считается слишком медленным по сравнению со скоростью зарядки квантовой батареи.
Проблема энергетической устойчивости.
Несмотря на невероятную скорость зарядки, квантовые батареи в настоящее время сталкиваются с серьезным ограничением: емкостью хранения. Энергия после зарядки сохраняется лишь в течение крайне короткого времени, обычно нескольких наносекунд или фемтосекунд, после чего исчезает.
Некоторые другие конструкции, основанные на ядерном магнитном резонансе, могут поддерживать энергию в течение нескольких минут, но этого все еще недостаточно для практического применения, например, в телефонах или электромобилях. Ниже приведено предварительное сравнение современных аккумуляторных технологий и находящихся в стадии исследования квантовых батарей:
| Характерный | Литий-ионные батареи | Квантовые батареи (исследования) |
|---|---|---|
| Рабочий механизм | Химическая реакция | Квантовая механика |
| Скорость зарядки | До начала отсчета минут осталось | От наносекунд до фемтосекунд |
| Срок хранения | Много лет | От нескольких секунд до нескольких минут |
| Состояние технологий | Коммерциализация | Докажите эту идею. |
Будущее энергетики и квантовых вычислений.
Хотя пока это всего лишь «проверка концепции», ученые считают, что решение проблемы хранения и работы энергии при комнатной температуре произведет революцию в этой области. Квантовые батареи не только устраняют проблемы, связанные со временем зарядки мобильных устройств, но и служат важнейшей основой для развития квантовых компьютеров.
В будущем, если эта технология будет усовершенствована, перезарядка сложных механических систем будет измеряться не минутами или секундами, а короткими промежутками времени, незаметными для человека.
