Создание квантовой батареи влечет за собой революцию в хранении энергии

Международная группа ученых, включающая специалистов из японского центра RIKEN и Университета науки и технологий Хуачжун, представила теоретическое исследование, которое демонстрирует возможность создания «топологической квантовой батареи». Эта инновационная концепция основана на использовании топологических свойств фотонных волноводов и квантового поведения атомов для эффективного хранения и передачи энергии.

Квантовые батареи — это миниатюрные теоретические устройства, которые хранят энергию, используя такие квантовые явления, как суперпозиция и запутанность. В будущем они могут обеспечить значительно более быструю зарядку, увеличенную емкость и повышенную эффективность по сравнению с традиционными химическими аналогами. Как сообщает Rutab.net, основной проблемой на пути к их практической реализации остаются потери энергии и декогеренция, то есть потеря квантовых свойств.

В обычных фотонных системах энергоэффективность резко снижается из-за рассеивания фотонов в волноводах. Чтобы решить эту проблему, ученые предложили использовать топологические свойства материалов. Эти свойства остаются неизменными даже при деформации структуры, что позволяет добиться как передачи энергии на большие расстояния, так и устойчивости к ее рассеиванию.

В ходе исследования было сделано неожиданное открытие: выяснилось, что диссипация, то есть потеря энергии, при определенных условиях может на короткое время даже увеличивать мощность зарядки батареи. Ведущий автор исследования Чжи-Гуан Лу заявил, что их работа предлагает новые идеи с топологической точки зрения и дает подсказки для создания высокопроизводительных микроустройств для хранения энергии.

Результаты этой работы были опубликованы в престижном научном журнале Physical Review Letters. Они открывают дорогу к практическому применению квантовых батарей в наноразмерных системах хранения энергии, а также в таких передовых областях, как оптическая квантовая связь и распределенные квантовые вычисления.