Ученые из университетов Альберты и Торонто, Канада, совместными усилиями разработали проект новой квантовой батареи, которая отличается от всего остального подобного тем, что у нее абсолютно нет собственной утечки, другими словами, она не совершенно теряет заряд, который способен храниться в ней бесконечно долго. Проведенные учеными исследованию включают демонстрацию возможности создания квантовой батареи без собственной утечки, что было предсказано в теории некоторое время назад.
“Квантовая батарея – это крошечное наноразмерное устройство, способное снабжать энергией нанороботов и другие механизмы с приставкой нано-” – рассказывает Габриэль Ханна (Gabriel Hanna), научный руководитель проекта, – “Литий-ионные батареи, используемые сейчас в каждом мобильном электронном устройстве, основаны на использовании классических электрохимических процессов. Принципы работы квантовых батарей основаны исключительно на причудливых и таинственных законах квантовой механики”.
В своей работе ученые рассмотрели модель квантовой сети, имеющей симметричную структуру, которая выступает платформой для сохранения энергии экситонов, квазичастиц, возникающих при поглощении электроном достаточно высокоэнергетического фотона света. Используя эту модель, ученые показали возможность хранения этой энергии без потерь, невзирая на то, что хранилище является полностью открытым для окружающей среды.
“Ключевым моментом во всем этом является то, что мы называем термином “темное состояние”” – объясняет Габриэль Хана, – “Находясь в этом состоянии, квантовая система не может обмениваться энергией с окружающей средой, она становится полностью неуязвимой для любого внешнего влияния. Это означает, что квантовая батарея не имеет потерь и весьма надежна, т.е. способна хранить энергию сколь угодно долго”.
Используя те же самые модели, ученые нашли способ извлечения хранимой в квантовой батарее энергии в случае такой необходимости, этот способ заключается в контролируемом нарушении симметрии квантовой сети, что позволяет высвободить ровно столько энергии, сколько требуется в данный момент времени. А дальнейшие усилия канадских ученых будут направлены на поиски работоспособных методов заряда и разрядки квантовых батарей, увеличения их емкости до значений, когда уже можно будет задумываться об их практическом применении.
Если ученым удастся реализовать все перечисленное чуть выше, то квантовые батареи могут быть использованы в широком ряде квантовых технологий, в том числе и для снабжения энергией портативных мобильных квантовых компьютеров, когда они появятся на белом свете. И самым интересным является то, что такие квантовые батареи уже могут быть изготовлены при помощи современных технологий, используемых в нанотехнологиях и при производстве полупроводниковых электронных устройств.