Вчені з університетів Альберти і Торонто розробили проект нової квантової батареї, яка не втрачає заряд.
«Квантова батарея - це крихітна батарея нанорозмірного розміру, призначена для використання в додатках в нанорозмірному масштабі», - кажуть дослідники.
Відкриття забезпечує теоретичну демонстрацію того, що створення квантової батареї без втрат можливо, пропонуючи перевагу перед раніше запропонованими квантовими батареями.
«Батареї, з якими ми більш знайомі - наприклад, літій-іонна батарея, яка живить ваш смартфон, - засновані на класичних електрохімічних принципах, в той час як квантові батареї покладаються виключно на квантову механіку», - відзначають вчені.
Такі батареї можуть стати важливим компонентом у багатьох квантових пристроях - наприклад, здатних живити квантові комп'ютери - і на практиці вони можуть бути побудовані з використанням сучасних твердотільних технологій.
Щоб реалізувати ідею, дослідницька група розглянула модель відкритої квантової мережі з високою структурною симетрією як платформу для зберігання екситонної енергії - енергії, що використовується, коли електрон поглинає досить енергійний фотон світла. Використовуючи цю модель, дослідники показали, що можна зберігати енергію без втрат, незважаючи на те, що вона відкрита для навколишнього середовища.
«Ключ у тому, щоб підготувати цю квантову мережу в так званому темному стані», - пояснюють дослідники. "Перебуваючи в темному стані, мережа не може обмінюватися енергією з навколишнім середовищем. По суті, система стає несприйнятливою до всіх впливів навколишнього середовища. Це означає, що батарея дуже стійка до втрат енергії ".
Використовуючи цю модель, дослідники також запропонували загальний метод розрядки накопиченої енергії від батареї на вимогу, який включає порушення структурної симетрії мережі контрольованим чином.
У майбутніх дослідженнях будуть розглянуті життєздатні способи зарядки і розрядки батареї, а також способи її масштабування для практичного використання.