Ученые создали проект квантовой батареи, которая не теряет заряд
Квантовая батарея - это крошечная батарея наноразмерного размера, предназначенная для использования в приложениях в наноразмерном масштабе
Ученые из университетов Альберты и Торонто разработали проект новой квантовой батареи, которая не теряет заряд.
«Квантовая батарея — это крошечная батарея наноразмерного размера, предназначенная для использования в приложениях в наноразмерном масштабе», — говорят исследователи.
Открытие обеспечивает теоретическую демонстрацию того, что создание квантовой батареи без потерь возможно, предлагая преимущество перед ранее предложенными квантовыми батареями.
«Батареи, с которыми мы более знакомы — например, литий-ионная батарея, которая питает ваш смартфон, — основаны на классических электрохимических принципах, в то время как квантовые батареи полагаются исключительно на квантовую механику», — отмечают ученые.
Такие батареи могут стать важным компонентом во многих квантовых устройствах — например, способных питать квантовые компьютеры — и на практике они могут быть построены с использованием современных твердотельных технологий.
Чтобы реализовать идею, исследовательская группа рассмотрела модель открытой квантовой сети с высокой структурной симметрией как платформу для хранения экситонной энергии — энергии, используемой, когда электрон поглощает достаточно энергичный фотон света. Используя эту модель, исследователи показали, что можно хранить энергию без потерь, несмотря на то, что она открыта для окружающей среды.
«Ключ в том, чтобы подготовить эту квантовую сеть в так называемом темном состоянии», — объясняют исследователи. «Находясь в темном состоянии, сеть не может обмениваться энергией с окружающей средой. По сути, система становится невосприимчивой ко всем воздействиям окружающей среды. Это означает, что батарея очень устойчива к потерям энергии».
Используя эту модель, исследователи также предложили общий метод разрядки накопленной энергии от батареи по требованию, который включает в себя нарушение структурной симметрии сети контролируемым образом.
В будущих исследованиях будут рассмотрены жизнеспособные способы зарядки и разрядки батареи, а также способы ее масштабирования для практического использования.
Junjie Liu et al. Loss-Free Excitonic Quantum Battery, The Journal of Physical Chemistry C (2019). DOI: 10.1021/acs.jpcc.9b06373