Создана революционная аккумуляторная технология для зарядки БПЛА моментально и на лету
Используя эффекты квантового мира, ученые из Австралии создали прототип батареи, который пока не полностью функционален, но после доработки сможет заряжаться почти мгновенно и беспроводным способом. Лазерные технологии позволят заряжать, например, аккумулятор беспилотника или электромобиля во время движения.
Экспериментальный образец
Исследователи австралийского научного агентства CSIRO создали прототип квантовой батареи, способной произвести революцию в аккумуляторных технологиях, пишет Guardian.
Устройство пока находится на стадии первоначальных экспериментов. Но после достижения полной функциональности, используя лазеры, оно могло бы заряжаться дистанционно и с невероятной скоростью.
Квантовые батареи могут идеально подойти для питания квантовых устройств, таких как квантовые компьютеры. Этот прорыв может также проложить путь к сверхбыстрой беспроводной зарядке электромобилей и дронов, считают ученые.
Квантовая батарея CSIRO приближает революцию в аккумуляторных технологиях
Установленную на беспилотник, такую батарею «можно было бы заряжать во время полета», рассказал ведущий исследователь CSIRO Джеймс Квач (James Quach). «Как только технология созреет… вам больше не нужно будет останавливать машину на заправке, чтобы зарядить ее; вы сможете заряжать ее на ходу», — добавил он.
В настоящее время ведется работа над способами увеличения размеров прототипа и продления срока его службы. CSIRO ищет потенциальных партнеров для создания коммерчески жизнеспособного образца.
Заряжается за минуты, разряжается за пару лет
Прототип пока что имеет емкость всего в несколько миллиардов электронвольт, что, как сказал Квач, «очень мало и недостаточно для питания чего-либо полезного».
Но скорость зарядки удивила ученых. Во время экспериментов батарея полностью заряжалась за фемтосекунды (или квадриллионные доли секунды) и сохраняла энергию в течение наносекунд. Разница в шесть порядков величины, по мнению Квача, сравнима с батареей, которая заряжается за минуту, но в конечном итоге сохраняет заряд в течение «пары лет».
«Предположим, что вы опаздываете на важную встречу. Как только вы выходите из дома, обнаруживаете, что ваш телефон разряжен. Представьте, что вы могли бы зарядить его практически мгновенно, используя странные законы квантовой физики. В этом и заключается потенциал квантовых батарей», — пояснил Квач изданию ScienceAlert.
Квантовые эффекты
Квантовые эффекты суперпозиции и запутанности позволяют объектам вести себя странно, а квантовым компьютерам — решать задачи, с которыми не справляются обычные компьютеры. Одна из особенностей квантового мира — это так называемые «коллективные эффекты». Именно они придают квантовым батареям их уникальные свойства, рассказал Квач.
Допустим, ваша квантовая батарея имеет N накопительных элементов, и каждый элемент заряжается за одну секунду. Благодаря коллективному эффекту, если все элементы заряжаются одновременно, каждому элементу потребуется всего 1/√N секунд для зарядки, будто каждый юнит каким-то образом знает о присутствии других юнитов, и их присутствие заставляет юнит заряжаться быстрее.
Это также означает, что чем больше квантовая батарея, тем меньше времени потребуется для зарядки. Если увеличить ее размер вдвое, время зарядки сократится чуть более чем вдвое.
Первая попытка создать квантовую батарею была совершена при участии Квача в сотрудничестве с коллегами из Великобритании и Италии в 2022 г. Тогда впервые удалось продемонстрировать экзотическое явление, при котором более крупные квантовые батареи действительно заряжаются быстрее.
В том прототипе отсутствовал способ извлечения энергии. В новый добавили дополнительные слои, которые преобразуют энергию в электрический ток. «Это первый прототип, который выполняет полный цикл работы батареи. Другими словами, вы заряжаете ее, накапливаете энергию и можете разрядить», — отметил ученый.
