Учени от Националната научна агенция на Австралия (CSIRO) представиха първия работещ прототип на квантова батерия с необичайно свойство: колкото по-голям става размерът ѝ, толкова по-бързо се зарежда тя. При обикновените батерии е точно обратното: колкото по-голям е капацитетът им, толкова по-дълго трае зареждането. Квантовият свят обаче е толкова необичаен, че характерните за него колективни взаимодействия между частиците могат да действат в противоречие с нашия ежедневен опит.
За първи път за доказателството на концепцията за квантовата батерия беше съобщено през март тази година. Изследователи от CSIRO показаха, че тя може да функционира, но тогава не успяха да демонстрират полезна ѝ работа – да извлекат от нея ток за захранване на натоварване. Днес BBC съобщи разработчиците са усъвършенствали прототипа, като са добавили още един работен слой, който позволява да се покаже фактически пълноценната работа на необичайната батерия. Въпреки това, подробности по този въпрос липсват, а събраните данни по-късно ще бъдат обобщени в научна статия.
В основата на прототипа е оптична микрорезонаторна кухина – структура от две огледала, разположени на разстояние около 100 нанометра едно от друго. Вътре в тази кухина се намират органични молекули на багрило, които се облъчват с лазер.По този начин възниква силна връзка между фотоните на светлината и молекулите на веществото: образуват се хибридни състояния на светлината и материята, известни като квазичастици – поляритони. Това от своя страна води до ефект на свръхабсорбция (superabsorption), при който молекулите престават да действат индивидуално (да абсорбират енергия независимо една от друга) и започват да действат съгласувано. Колкото повече такива молекули участват в процеса, толкова по-висока е скоростта на натрупване на енергия. С други думи, колкото по-голям е капацитетът на такава батерия, толкова по-бързо се зарежда тя.
Експериментите показаха, че квантовата батерия е способна да се зарежда за фемтосекунди, а съхранената енергия се задържа в продължение на наносекунди, което е приблизително 1 милион пъти по-дълго от времето за зареждане. Прототипът натрупва незначително количество енергия в размер на няколко милиарда електронволта, затова до практическото му приложение в смартфони или електромобили – ако изобщо се стигне дотам, в което мнозина все още се съмняват му предстои още много, много дълъг път. Въпреки това, само за няколко месеца изследователите успяха да добавят допълнителни слоеве в батерията, които позволиха да се извлича електрически ток от квантовата батерия, което се превърна във важна стъпка от демонстрацията на физичния принцип към пълноценно устройство.
Основното предимство на предложената конструкция е възможността за работа при стайна температура.Други варианти на квантови батерии, базирани на свръхпроводящи материали изискват дълбоко охлаждане до температура под приблизително -150°C или дори по-ниска, което ограничава тяхното приложение. Въпреки това специалистите отбелязват, че основният проблем все още остава нерешен: необходимо е да се научим ефективно да извличаме натрупаната квантова енергия в стабилна и контролируема форма. Най-вероятното първо приложение на технологията ще бъде захранването на квантови изчислителни системи, където свръхбързото пренасяне на енергия може да намали енергопотреблението и да повиши мащабируемостта на квантовите процесори. Възможността за замяна на обикновените батерии в телефоните и електромобилите засега остава предмет на дискусии – дори учените не си позволяват да изразяват подобна увереност за появата на подобни продукти – поне не в обозримо бъдеще.