Преобразующие достижения в технологии квантовых батарей

к Лиам О'Коннор
5 Комментарии
Quantum batteries

Появление квантовых батарей знаменует собой значительный сдвиг в сфере хранения энергии, предлагая повышенную эффективность и более широкое применение в устойчивой энергетике. Об этом нововведении рассказывает SciTechPost.com.

Исследователи разработали новаторский метод зарядки аккумуляторов, используя концепцию, известную как «неопределенный причинно-следственный порядок».

Квантовые батареи используют квантовую механику для накопления, распределения и хранения энергии, демонстрируя потенциал, позволяющий превзойти традиционные химические батареи в конкретных сценариях с низким энергопотреблением. Команда, в которую входят представители Токийского университета, использовала уникальный квантовый процесс, который бросает вызов традиционной причинно-следственной связи, повышая производительность квантовых батарей и приближая эту футуристическую технологию к практическому использованию.

Квантовые батареи: решение для устойчивой энергетики

Хотя термин «квант» часто вызывает в воображении образы субатомной физики и квантовых вычислений, он также применим и к другим развивающимся технологиям, таким как квантовые батареи. Эти батареи обещают неиспользованный потенциал устойчивой энергетики и потенциальную интеграцию в будущие электромобили. Их применимость распространяется на различные портативные и маломощные устройства, особенно в сценариях, где возможности подзарядки ограничены.

В обычных сценариях зарядка аккумулятора с помощью двух зарядных устройств требует последовательного процесса, что допускает только два варианта заказа. Однако инновационный квантовый эффект, известный как ICO (неопределенный причинно-следственный порядок), предлагает радикально иной подход к зарядке квантовых батарей. Это предполагает одновременное существование нескольких зарядных устройств в разных порядках благодаря квантовой суперпозиции. Эта информация взята из публикации Chen et al., опубликованной в 2023 году.

Прогресс в исследованиях квантовых батарей

Квантовые батареи в настоящее время существуют в виде лабораторных экспериментов. Исследователи во всем мире изучают различные аспекты, чтобы в конечном итоге создать функциональную и практичную квантовую батарею. Юаньбо Чен, аспирант, и доцент Ёсихико Хасэгава из факультета информатики и коммуникационной инженерии Токийского университета сосредоточены на оптимизации процесса зарядки квантовых батарей. Ожидается, что квантовые батареи будут очень эффективными, в первую очередь в зависимости от их механизма зарядки.

Чен объясняет, что традиционные аккумуляторы для устройств малой мощности, например, в смартфонах или сенсорах, для хранения заряда используют химические вещества, такие как литий. Напротив, квантовые батареи используют микроскопические элементы, такие как массивы атомов. Эти микроскопические частицы, управляемые квантовой физикой, предоставляют возможности бросить вызов и, возможно, изменить наше понимание явлений в небольших масштабах, особенно во времени.

Несмотря на то, что экспериментальная квантовая батарея больше стандартных батарей типа АА, она демонстрирует характеристики зарядки, которые могут улучшить будущие батареи для смартфонов. Авторство этого исследования принадлежит Zhu et al., 2023.

Инновационные методы квантовой зарядки

Исследовательская группа, в которую входили Гаоян Чжу и профессор Пэн Сюэ из Пекинского научно-исследовательского центра вычислительных наук, экспериментировала с оптическими устройствами, такими как лазеры, линзы и зеркала, для зарядки квантовой батареи. Их подход требовал квантового эффекта, в котором события не имеют традиционной причинно-следственной связи. В отличие от предыдущих методов, включающих этапы последовательной зарядки, этот подход использует эффект ICO, допуская сосуществование нескольких направлений причинности в квантовой суперпозиции.

Вопреки обычным ожиданиям, ICO показало, что зарядное устройство меньшей мощности может заряжать более мощный аккумулятор более эффективно, чем зарядное устройство большей мощности, используя ту же настройку. Это открытие приписывается Чену и др., 2023.

Будущие последствия исследований квантовых батарей

По словам Чена, исследование ICO показало, что метод зарядки батарей на основе квантовых частиц существенно влияет на их производительность. Команда заметила существенные улучшения в хранении энергии и тепловой эффективности. Они обнаружили, что использование зарядного устройства меньшей мощности в рамках ICO может обеспечить более высокий уровень энергии и большую эффективность по сравнению с зарядным устройством высокой мощности.

Помимо улучшения маломощных устройств, принцип ICO имеет более широкое применение, включая улучшение термодинамических задач или процессов теплопередачи. Например, солнечные панели, на которые часто влияет неэффективность теплоснабжения, могли бы получить выгоду от ICO, чтобы повысить свою эффективность.

Это исследование Чжу, Чена, Хасэгавы и Сюэ под названием «Зарядка квантовых батарей посредством неопределенного причинно-следственного порядка: теория и эксперимент» было опубликовано 13 декабря 2023 года в журнале Physical Review Letters с DOI 10.1103/PhysRevLett.131.240401.

Исследование получило поддержку Национального фонда естественных наук Китая (гранты 92265209 и 12025401). Ёсихико Хасегава благодарит за финансирование со стороны JSPS KAKENHI, номер гранта JP22H03659, а Юаньбо Чен благодарит за поддержку со стороны JST SPRING, номер гранта JPMJSP2108.

Часто задаваемые вопросы (FAQ) о батареях Quantum

Что такое квантовые батареи?

Квантовые батареи представляют собой значительный прогресс в аккумуляторных технологиях, использующих принципы квантовой механики для хранения и распределения энергии. Они обещают быть более эффективными, чем обычные химические батареи, особенно в приложениях с низким энергопотреблением.

Чем квантовые батареи отличаются от традиционных?

В отличие от традиционных батарей, в которых для хранения заряда используются химические вещества, такие как литий, в квантовых батареях используются микроскопические частицы, например массивы атомов. Они работают по законам квантовой физики, что позволяет потенциально более эффективно хранить энергию и использовать уникальные процессы зарядки.

Какой инновационный метод зарядки используется в квантовых батареях?

Квантовые батареи используют новый квантовый эффект, называемый неопределенным причинным порядком (ICO). Это позволяет одновременно происходить нескольким событиям зарядки в разных последовательностях, что невозможно в классической физике. Ожидается, что этот метод значительно повысит эффективность зарядки.

Где можно применить квантовые батареи?

Хотя квантовые батареи все еще находятся на экспериментальной стадии, они обладают потенциалом для использования в устойчивых энергетических решениях и портативных устройствах с низким энергопотреблением, таких как смартфоны и датчики. Они также могут найти применение в будущих электромобилях и других технологических инновациях.

Каковы последствия эффекта ICO в квантовых батареях?

Эффект ICO в квантовых батареях показал, что зарядное устройство меньшей мощности может эффективно заряжать более мощную батарею, меняя привычное соотношение между мощностью зарядного устройства и емкостью батареи. Это может привести к созданию более эффективных и универсальных решений для зарядки в различных приложениях.

Кто возглавляет исследования в области технологии квантовых батарей?

Ключевые исследования в этой области проводятся командами по всему миру, включая заметный вклад Юаньбо Чена и доцента Ёсихико Хасэгавы из Токийского университета, а также сотрудничество с такими исследователями, как Гаоян Чжу и профессор Пэн Сюэ из Пекинского научно-исследовательского центра вычислительных наук.

Подробнее о квантовых батареях

Вам также может понравиться

5 Комментарии

Майк87 1ТП2Т - 1ТП3Т

Итак, когда мы можем ожидать, что эти батареи появятся на рынке? Есть идеи? потому что аккумулятор моего телефона разряжается слишком быстро, можно использовать один из них.

Отвечать
Раджеш_С 1ТП2Т - 1ТП3Т

немного скептически относитесь к тому, насколько практично заряжать аккумулятор несколькими порциями одновременно? звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой.

Отвечать
Сэмюэл Г. 1ТП2Т - 1ТП3Т

действительно интересная информация о квантовых батареях, но сложно понять весь технический жаргон, может быть, стоит еще немного упростить?

Отвечать
ЛиндаК 1ТП2Т - 1ТП3Т

Мне кажется или это звучит как научная фантастика? Я имею в виду, что батареи, в которых используется квантовая механика, это довольно дико.

Отвечать
Джесси К. 1ТП2Т - 1ТП3Т

Мне нравится часть об устойчивой энергетике, пришло время добиться реальных успехов в этой области.

Отвечать

Оставить комментарий

* Используя эту форму, вы соглашаетесь с хранением и обработкой ваших данных на этом сайте.

1ТП1Т — веб-ресурс, посвященный предоставлению актуальной информации о быстро меняющемся мире науки и технологий. Наша миссия — сделать науку и технологии доступными для всех через нашу платформу, объединяя экспертов, новаторов и ученых, чтобы поделиться своими знаниями и опытом.

Подписаться

Подпишитесь на мою рассылку, чтобы получать новые сообщения в блоге, советы и новые фотографии. Давайте оставаться в курсе!

© 2023 1ТП1Т

ru_RUРусский