6859
Батарея, яка заряджається без дроту — за допомогою лазера, і робить це швидше, чим більша вона є. Звучить як фантастика, але 18 березня 2026 року CSIRO, Австралійське національне наукове агентство, разом із RMIT University та Університетом Мельбурна опублікували в журналі Light: Science & Applications опис першого у світі повноциклового квантового акумулятора — пристрою, що заряджає, зберігає і віддає енергію, повністю покладаючись на закони квантової механіки, а не на хімічні реакції.
Що відомо коротко:
- Прототип є першим пристроєм, що демонструє повний цикл: зарядка → зберігання → розрядка на квантових принципах
- Пристрій заряджається бездротово — лазером — і утримує заряд у мільйон разів (шість порядків величини) довше, ніж тривала сама зарядка
- Ключовий парадокс: чим більший квантовий акумулятор, тим швидше він заряджається — повна протилежність звичайним батареям
- Поточний прототип зберігає заряд лише наносекунди і поки не може живити жодний реальний пристрій
- Наступний крок — суттєво збільшити час зберігання і розмір пристрою
Що таке квантовий акумулятор і чим він відрізняється від звичайного
Сучасні літій-іонні батареї в телефонах та електромобілях працюють на хімічних реакціях: іони переміщуються між електродами через електроліт. Це перевірений підхід, але він має фізичні межі: більший акумулятор заряджається довше, а швидкість заряджання обмежена хімічними процесами.
Квантовий акумулятор використовує принципово інший механізм. Замість хімії він покладається на квантову суперпозицію та квантову заплутаність — властивості частинок, що дозволяють їм існувати в кількох станах одночасно та впливати одна на одну незалежно від відстані. Енергія зберігається не в хімічному вигляді, а в квантових станах молекул або атомів.
Деталі відкриття
Прототип, розроблений командою д-ра Джеймса Куача з CSIRO, побудований на основі багатошарової органічної мікропорожнини — крихітної «сендвіч»-структури з кількох різних матеріалів, що ловить світло особливим чином. Заряджання відбувається бездротово за допомогою лазера, який перетворює світло на електричний струм.
Ключове підтвердження, отримане за допомогою передової спектроскопії: прототип утримував накопичену енергію у шість порядків величини довше, ніж тривала сама зарядка. Якщо зарядка займала фемтосекунду (мільйонна мільярдної частки секунди), то зберігання тривало наносекунди.
Найбільш контрінтуїтивний результат: «Наші дані підтверджують фундаментальний квантовий ефект, який повністю суперечить інтуїції: квантові акумулятори заряджаються швидше зі збільшенням розміру», — пояснив д-р Куач. Якщо батарея має N елементів зберігання, то завдяки колективним квантовим ефектам кожен елемент заряджається за 1/√N часу — тобто вдвічі більша батарея заряджатиметься приблизно вдвічі швидше. Це пряма протилежність звичайним акумуляторам.
Що показали нові спостереження
Попередній прототип команди у 2022 році вже демонстрував прискорення зарядки зі збільшенням розміру, але не мав механізму для вилучення енергії. Новий пристрій вперше замкнув повний цикл — що і є головним науковим проривом. Як зауважив д-р Куач у статті для CSIRO, перший проліт братів Райт тривав не набагато довше, ніж заряд у першому прототипі. Прогрес потребує часу.
Аспірант RMIT University Деніел Тіббен, співавтор дослідження, підкреслив несподівану перевагу масштабування: більші батареї заряджаються пропорційно швидше — ефект, що може мати особливе значення для промислових накопичувачів і електромобілів.
Чому це важливо для науки і майбутнього
Повний перехід до відновлюваної енергетики, який необхідний для протидії кліматичним переломним точкам, критично залежить від технологій зберігання енергії. Акумулятори — вузьке місце: вони повільно заряджаються, деградують з часом і обмежують практичність електромобілів. Квантовий підхід міг би розв’язати відразу кілька з цих проблем.
«Моя кінцева амбіція — майбутнє, де електромобілі можна заряджати швидше, ніж бензинові авто заправляють баком, або заряджати пристрої бездротово на відстані», — заявив д-р Куач. А квантовий прорив у обчисленнях нагадує: коли квантові технології долають перший бар’єр доказу концепції, подальший прогрес може бути стрімким.
Цікаві факти
Теоретичне підґрунтя квантових батарей закладене у 2013 році, коли фізики почали математично описувати, як квантові системи можуть зберігати енергію ефективніше за класичні аналоги. Від теорії до першого повноциклового прототипу минуло лише 13 років — стрімко за мірками фундаментальної науки.
Феноменальне співвідношення зарядки і зберігання у шість порядків — це як заповнити склянку за одну секунду і тримати воду шість місяців без виливання. Якщо майбутні пристрої збережуть це співвідношення при збільшенні тривалості зберігання до годин або днів, заряджання електромобіля могло б займати секунди.
Квантові технології названо національним пріоритетом Австралії ще у 2023 році. На додаток до батарей, країна вже розробляє повномасштабний квантовий комп’ютер PsiQuantum у Брісбені — одна з найбільших у світі інвестицій у квантові обчислення. Поєднання квантових комп’ютерів і квантових акумуляторів може стати основою зовсім іншої технологічної парадигми.
FAQ
Чи може квантовий акумулятор замінити літій-іонний вже найближчим часом? Ні. Поточний прототип зберігає заряд лише наносекунди й має ємність у кілька мільярдів електронвольт — цього не вистачить навіть для вмикання світлодіода. Перший пріоритет команди — збільшити час зберігання від наносекунд до годин і більше, одночасно масштабуючи ємність. Комерційні застосування — справа наступного десятиліття.
Чому більший квантовий акумулятор заряджається швидше? Це наслідок так званих «колективних ефектів» квантової механіки. Коли квантові елементи зберігання перебувають у стані суперпозиції і заплутані між собою, вони взаємодіють колективно, а не незалежно. Це схоже на те, як якби кожен музикант в оркестрі грав краще через присутність інших. Результат математично точний: час зарядки скорочується пропорційно до кореня з кількості елементів.
Як заряджається прототип і чи може це бути небезпечним? Прототип заряджається лазером, що перетворює світло в електричний струм, не потребуючи фізичного контакту. На рівні прототипу потужності нікчемні й жодної небезпеки немає. Якщо технологія колись масштабується до промислового використання, питання безпеки бездротового лазерного заряджання потребуватиме окремого вирішення.
Перший у світі квантовий акумулятор зарядили лазером за наносекунди з’явилася спочатку на Цікавості.
