Ученые создали идеальную квантовую батарею

Максим Наговицын08.06.2025444

Что, если крошечная батарея могла бы заряжаться за секунды и не терять энергию?

Ученые создали идеальную квантовую батарею
Источник: нейросеть

Исследователи из Центра квантовых вычислений RIKEN и Хуачжунского университета науки и технологий показали, как можно создать эффективную «топологическую квантовую батарею» — устройство, использующее особые свойства фотонных волноводов и квантовые эффекты атомов.

Работа, опубликованная в Physical Review Letters, открывает перспективы для накопителей энергии, оптической квантовой связи и распределенных вычислений.

Сейчас, когда мир ищет экологичные технологии, разработка новых систем хранения энергии становится ключевой задачей. Квантовые батареи — гипотетические миниатюрные устройства, работающие не на химических реакциях, а на квантовых эффектах, таких как суперпозиция и запутанность.

В теории они могут превзойти обычные аккумуляторы по скорости зарядки, емкости и эффективности.

Но на практике квантовые батареи пока не созданы. Основные проблемы — потери энергии и декогеренция (разрушение квантовых состояний из-за внешних воздействий). Например, в фотонных системах с обычными волноводами энергия рассеивается, а помехи и шумы ухудшают работу.

Ученые предложили решение: использовать топологические свойства материалов, которые не меняются при деформациях. Это позволяет:

  • Передавать энергию на большие расстояния почти без потерь.
  • Защитить систему от декогеренции в определенных условиях.

Неожиданно оказалось, что диссипация (рассеивание энергии), обычно вредящая батареям, может временно усиливать мощность зарядки.

Наше исследование приближает создание микроскопических накопителей энергии, — говорит Чжи-Гуан Лу, первый автор работы. — Мы преодолеваем ограничения, связанные с передачей энергии и потерями.

Следующий шаг — переход от теории к практике, — добавляет Шан Чэн, руководитель группы.

Этот прорыв важен по трем причинам:

  1. Энергоэффективность — топологические свойства минимизируют потери, что критично для компактных устройств.
  2. Устойчивость к помехам — система меньше зависит от внешних шумов, что упрощает применение в реальных условиях.
  3. Новые физические эффекты — использование диссипации для ускорения зарядки меняет представление о работе квантовых систем.

Такие батареи могли бы питать нанороботов, квантовые компьютеры или импланты в медицине.

Главный вопрос — как стабилизировать квантовые состояния при комнатной температуре. Большинство подобных систем работают лишь в идеальных лабораторных условиях (сверхнизкие температуры, вакуум). Пока неясно, удастся ли масштабировать технологию без потери эффективности.

Ранее ученые показали самосборные квантовые точки.

Подписаться: Телеграм | Дзен | Вконтакте


Хайтек

Росатом создает цифровой двойник для переработки ядерного топлива
Росатом создает цифровой двойник для переработки ядерного топлива

Виртуальные технологии помогут перерабатывать

Ученые увеличили дальность работы оптоволоконных сетей
Ученые увеличили дальность работы оптоволоконных сетей

Что, если один тонкий кабель сможет замен

Физики увеличили чувствительность УФ-детекторов в 22 раза
Физики увеличили чувствительность УФ-детекторов в 22 раза

Ученые научились обходить ограничения света, и...

Легкий аргон и тяжелые амбиции: намечен новый путь к элементу 119
Легкий аргон и тяжелые амбиции: намечен новый путь к элементу 119

Синтез сверхтяжелых элементов может стать прощ

Ученые улучшили стыковку волноводов с оптическими волокнами
Ученые улучшили стыковку волноводов с оптическими волокнами

Представьте оптический чип, который не то...

Создан материал, преобразующий свет, ток и магнетизм в тепло
Создан материал, преобразующий свет, ток и магнетизм в тепло

Что если одна тонкая пленка сможет замени...

Ученые улучшили свойства проводящих волокон
Ученые улучшили свойства проводящих волокон

Теплопроводность как у алюминия, гиб...

Новый усилитель для квантовых компьютеров экономит энергию
Новый усилитель для квантовых компьютеров экономит энергию

Квантовые компьютеры похожи на капризных

Открыт новый тип органических полупроводников
Открыт новый тип органических полупроводников

Органическая электроника обычно строится на&nb...

Световой код: бозонное сэмплирование пробивает дорогу в реальный мир
Световой код: бозонное сэмплирование пробивает дорогу в реальный мир

Квантовые технологии нашли неожиданное примене...

Ученые нашли простой способ упорядочить нанотрубки
Ученые нашли простой способ упорядочить нанотрубки

Под поляризованным светом нитрид-борные нанотр...

Разработан новый метод проектирования 3D-плетеных композитов
Разработан новый метод проектирования 3D-плетеных композитов

Представьте станок, который плетет каркас для&...

Новый материал снижает температуру строений на 9 градусов
Новый материал снижает температуру строений на 9 градусов

Ученые нашли способ превратить здания в г...

Ученые создали молекулярную колбу для точных реакций
Ученые создали молекулярную колбу для точных реакций

Исследователи нашли способ управлять молекулам...

Найдена безопасная замена свинцовым материалам
Найдена безопасная замена свинцовым материалам

Олово и церий превратили многообещающий, ...

Ученые впервые увидели заряды в нанокерамике
Ученые впервые увидели заряды в нанокерамике

Границы между микроскопическими областями в&nb...

Ученые создали сверхчувствительный сенсор дофамина
Ученые создали сверхчувствительный сенсор дофамина

Дофамин называют молекулой мотивации, и т...

Ученые решили проблему хрупкости энергохранилищ
Ученые решили проблему хрупкости энергохранилищ

3D-печать совершила скачок в энергетике&n...

Один распадается, двое рождаются: физики поймали момент
Один распадается, двое рождаются: физики поймали момент

Угловой момент света ведет себя странно, но&nb...

Поиск на сайте

ТОП - Новости мира, инновации

Новости компаний, релизы

В Московском Политехе школьникам дают билет в мир технологий
В России запустили производство уникальной упаковки
Лоб в лоб: ученые, чиновники и бизнес ищут выход из технологической изоляции
Больше никаких цифр: теперь квитанции в приложении Альфа-Банка вбиваются сами
Автономные дроны без веб-интерфейса: просто API и никаких сложностей