Зарядка на лету: ученые создали прототип квантовой батареи

Ученые австралийского агентства CSIRO представили первый функциональный прототип квантовой батареи, которая заряжается практически мгновенно. Технология использует лазеры для беспроводной передачи энергии, что в будущем позволит подзаряжать дроны и электромобили прямо во время движения, исключая необходимость остановок.

Исследователи применили законы квантовой механики — суперпозицию и запутанность — для создания так называемого «коллективного эффекта». В обычной электронике каждый элемент аккумулятора заряжается независимо, но в квантовом мире юниты взаимодействуют друг с другом, ускоряя процесс поглощения энергии.

Масштаб как фактор ускорения

Главная особенность разработки заключается в парадоксальной логике: чем больше емкость батареи, тем быстрее она пополняет запас. Если классический аккумулятор требует больше времени при увеличении объема, то здесь работает формула 1/√N, где N — количество накопительных элементов. По словам ведущего исследователя Джеймса Квача, удвоение размера устройства сокращает время зарядки более чем в два раза.

В ходе экспериментов прототип продемонстрировал сверхвысокую скорость: полная зарядка происходила за фемтосекунды (квадриллионные доли секунды). Пока устройство способно удерживать энергию лишь наносекунды, однако ученые отмечают колоссальный разрыв в порядках величин. В масштабах бытовой электроники это эквивалентно аккумулятору, который заряжается за одну минуту и сохраняет работоспособность в течение двух лет.

Переход к коммерческому применению

Нынешний образец обладает крайне малой емкостью — всего несколько миллиардов электронвольт, чего недостаточно для питания даже простейших гаджетов. Однако это важный шаг вперед по сравнению с экспериментом 2022 года. Тогда физикам из Великобритании, Италии и Австралии удалось лишь доказать возможность накопления заряда, а новый прототип получил дополнительные слои для преобразования накопленной энергии в электрический ток.

Сейчас команда CSIRO работает над увеличением физических размеров накопителя и поиском способов продления срока службы устройства. Технология ориентирована не только на потребительские смартфоны. В первую очередь такие батареи могут стать источником питания для квантовых компьютеров и тяжелых промышленных беспилотников, которым критически важна автономность без перерывов на техническое обслуживание.