Квантовые батареи могут совершить революцию в хранении энергии
Они могли бы быть гораздо более эффективными, производительными и мощными, чем традиционные аккумуляторные батареи, но их разработка все еще находится на ранних стадиях. Давайте поговорим о квантовые батареи, тип электрической батареи, которая использует принципы квантовой механики для получения, хранения и доставки энергии. Этим устройствам уделяется меньше внимания средств массовой информации, чем квантовым компьютерам, но на самом деле они обладают тем же революционным потенциалом. Пока мы можем перевести теорию в практические и коммерчески обоснованные версии. На данный момент, по сути, они существуют только как лабораторные экспериментыхотя несколько исследовательских групп по всему миру работают над концепцией квантовой батареи, впервые официально предложенной всего 10 лет назад Робертом Алики из Гданьского университета в Польше и Марком Фаннесом из Левенского университета в Бельгии.
Одно из последних достижений в этом направлении принадлежит группе исследователей изТокийский университет Он родился в Пекинский центр вычислительных исследований борюсь с изучением лучший способ зарядить квантовую батарею.
«В современных батареях для маломощных устройств, таких как смартфоны или датчики, для хранения заряда обычно используются химические вещества, такие как литий. Напротив, квантовая батарея использует микроскопические частицы в виде массивов атомов»., сказал исследователь Юаньбо Чениз Токийского университета. «Хотя химические батареи подчиняются классическим законам физики, микроскопические частицы обладают квантовой природой, поэтому у нас есть потенциал исследовать способы их использования, которые искажают или даже разрушают наши интуитивные представления о том, что происходит в небольших масштабах. Меня особенно интересует, как квантовые частицы могут нарушать один из наших самых фундаментальных явлений — опыт времени.».
Квантовые батареи и неопределенный причинный порядок
В сотрудничестве с исследователем Гаояном Чжу и профессором Пэн Сюэ из Китайского исследовательского центра команда экспериментировала с зарядкой квантовых батарей с помощью оптических устройств, таких как лазеры, линзы и зеркала. Однако способ, которым они этого добились, требовал точного квантового эффекта, при котором события следуют по определенному сценарию. неопределенный причинный порядок (неопределенный причинно-следственный порядок — ICO).
В классической физике причинность следует четкому пути: если событие A приводит к событию B, то A должно произойти до B и исключить возможность того, что B вызывает A. Однако в квантовом масштабе неопределенный причинный порядок допускает существование обоих направлений. причинности в так называемой квантовой суперпозиции, где оба могут быть верными одновременно.
«С помощью ICO мы продемонстрировали, что способ зарядки аккумулятора, состоящего из квантовых частиц, может существенно повлиять на его производительность».— сказал Чен. «Мы увидели огромные улучшения как в энергии, хранимой в системе, так и в тепловой эффективности. И, как это ни парадоксально, мы обнаружили удивительный эффект взаимодействия, который противоположен тому, что можно было ожидать: маломощное зарядное устройство может доставлять более высокую энергию с большей эффективностью, чем сравнительно заряженное зарядное устройство, более мощное, используя то же самое устройство».
Феномен ICO, исследованный командой, может найти применение не только в зарядке нового поколения маломощных устройств. Основополагающие принципы, включая обнаруженный здесь эффект обратного взаимодействия, могут улучшить выполнение других задач, связанных с термодинамикой или процессами, связанными с теплопередачей. Многообещающим примером является я солнечные панелигде тепловые эффекты могут снизить эффективность, но неопределенный причинно-следственный порядок может быть использован для их смягчения и вместо этого привести к повышению эффективности.