« content="width=device-width,initial-scale=1.0,minimum-scale=0.5,maximum-scale=5.0,user-scalable=yes" >Квантовые батареи, которые ставят под сомнение наши представления о том, как заряжаются эти устройства — LA NACION{ »pagetype«: »nota«, „valor“: »comun", «subtype»: «1», «nota_id»: «ZWYAE5ZSFZEFNKC2NX7JCMT4JU», «isListenable»: «no», «palabras»: 1500, „lectura“: «8» } @font-face {font-family:„Prumo“; src:url(„ pf resources fonts prumo Prumo-LNVF.woff2?d=2049“) format(„woff2-variations“); font-weight: 90; font-display: swap;} @font-face {font-family:„Prumo Italic“; src:url(„ pf resources fonts prumo Prumo-ItalicLNVF.woff2?d=2049“) format(„woff2-variations“); font-weight: 90; font-display: swap;} .--prumo{font-family:Prumo,georgia,serif}.- -font-primary{font-family:Prumo,georgia,serif}.row{display:flex;flex-wrap:wrap;width:100%}[class*=col-]{width:100%;position:relative}.col{flex-basis:0%;flex-grow:1;max-width:100%}.col-1 {flex:0 0 8,3333333333%;max-width:8,3333333333%}.col-2{flex:0 0 16,6666666667%;max-width:16,6666666667%}.col-3{flex:0 0 25%; max-width: 25%}.col-4{flex: 0 0 33,3333333333%; max-width: 33,3333333333%}.col-5{flex: 0 0 41,6666666667%; max-width:41,6666666667%}.col-6{flex:0 0 50%;max-width:50%}.col-7{flex:0 0 58,3333333333%;max-width:58,3333333333%}.col-8 {flex: 0 0 66,6666666667%; max-width: 66,6666666667%}.col-9{flex: 0 0 75%; max-width: 75%}.col-10{flex: 0 0 83,3333333333%; max-width:83.3333333333%}.col-11{flex:0 0 91.6666666667%;max-width:91.6666666667%}.col-12{flex:0 0 100%;m

Учёные создали первый в мире прототип квантовой батареи, и, в отличие от обычных батарей, чем больше её размер, тем быстрее она заряжается. Смогут ли эти необычные устройства когда-нибудь обеспечить питанием квантовые вычисления или даже ваш телефон? Все мы знаем, что чем больше размер батареи, тем дольше она заряжается. Именно поэтому зарядка ноутбука может занимать несколько часов, а электромобиля — как правило, всю ночь. «Это мир, который нам знаком. Но в мире бесконечно малого действуют другие правила». Квантовая механика — наука о материи на атомном и субатомном уровнях — «переворачивает эту закономерность с ног на голову», объясняет Джеймс Куач, исследователь в области квантовой науки в CSIRO, национальном научном агентстве Австралии. Квач работает над созданием квантовой батареи, которая бросает вызов здравому смыслу, поскольку чем больше её размер, тем быстрее она заряжается. «Так же как некоторые надеются, что квантовые компьютеры когда-нибудь произведут революцию в вычислительной технике, Квач утверждает, что квантовые батареи могут оказаться не менее революционными». В марте 2026 года его команда добилась значительного прорыва, представив, по её утверждению, первый в мире рабочий прототип квантовой батареи. Эта область науки еще находится в зачаточном состоянии, а квантовая технология по своей сути сложна. «Тем не менее, некоторые ученые утверждают, что эти батареи когда-нибудь смогут питать квантовые устройства, а их самые ярые сторонники настаивают на том, что их можно будет использовать даже для зарядки повседневных устройств, таких как телефоны. Другие же по-прежнему скептически относятся к их применимости в реальных условиях. «Обычные батареи основаны на химических реакциях, в ходе которых через питаемое устройство проходит 10 триллионов триллионов электронов или более. Звучит впечатляюще, но некоторые считают эту технологию устаревшей. «Несмотря на значительные технологические усовершенствования, современные батареи по-прежнему основаны на электрохимических процессах, впервые исследованных более двух веков назад», — утверждает Дарио Ферраро, доцент кафедры физики Университета Генуи (Италия).» Это побудило некоторых исследователей заняться изучением квантовых батарей: батарей, которые питаются за счёт квантовых эффектов, а не химических реакций. Мир бесконечно малого удивительно странен. И квантовая механика не обходится без поразительных концепций — от запутанных частиц, взаимодействующих друг с другом на больших расстояниях, до времени, текущего в обратном направлении». Исследования, заложившие основу для создания квантовых батарей, изначально возникли из любопытства: какие законы классической физики могут измениться в квантовом мире. «В одной важной статье 2015 года было показано, что квантовая запутанность означает, что квантовые батареи могут заряжаться и разряжаться более эффективно, чем обычные. «Ключ заключается в том, что квантовые батареи нацелены не на накопление больших количеств энергии, а на её более быструю подачу и лучший контроль», — утверждает Ферраро. «Квач опробовал способ использования этих квантовых эффектов для питания батареи. Он использует оптическую микрорезонаторную ячейку — экспериментальную установку, в которой два крошечных зеркала располагаются на расстоянии 100 нанометров друг от друга, что примерно в 1000 раз меньше толщины человеческого волоса. Он заполняет небольшое пространство между зеркалами молекулами органического красителя, а затем направляет на них лазерный пучок». «Благодаря этому методу свет и молекулы сильно взаимодействуют и образуют гибридные состояния света и материи, что повышает способность системы поглощать и накапливать энергию: этот эффект известен как суперпоглощение». Именно сверхпоглощение лежит в основе самого удивительного свойства батареи. «В классической физике молекулы представляют собой мелкие отдельные частицы: каждая из них действует самостоятельно и поглощает энергию со скоростью, не зависящей от окружающих молекул. Однако под воздействием квантовых эффектов они ведут себя несколько более коллективно: «они действуют согласованно и синергично», — объясняет Куач, — «поэтому скорость поглощения энергии увеличивается с ростом числа молекул». «Это означает, что чем больше молекул — то есть чем больше батарея, — тем быстрее она заряжается». Зарядка прототипа Квача заняла фемтосекунды — миллиардные доли секунды — и он сохранял энергию в течение наносекунд, что примерно на шесть порядков дольше. Квач и его команда впервые продемонстрировали этот прорыв в 2022 году. В марте 2026 года они добавили новый слой и смогли извлечь из прототипа электрический ток. «Если бы этот ток был более интенсивным, его можно было бы использовать для зарядки устройств. Метод оптической микрорезонаторной конструкции Квача — не единственный способ создания квантовой батареи. Другой подход, например, использует сверхпроводящие материалы, которые уже широко применяются в квантовых вычислениях. «Большим преимуществом конструкции Квача является то, что она работает при комнатной температуре. Сверхпроводящие конструкции работают только при криогенных температурах ниже −150 °C (−238 °F). «Это подходит для квантовых компьютеров, но не так полезно для питания мобильного телефона», — утверждает Куач. «Если цель состоит в том, чтобы доказать, что преимущество квантовой зарядки является реальным физическим явлением... то путь оптических микрорезонаторов является наиболее надежным вариантом», — поясняет, в свою очередь, Мауро Патерностро, квантовый физик из Королевского университета в Белфасте. «Тем не менее, Патерностро считает, что в долгосрочной перспективе сверхпроводящая конструкция может оказаться более выгодной для практического применения, поскольку она облегчает извлечение энергии. «Микрорезонатор обеспечивает отличную демонстрацию в целом, но не позволяет должным образом контролировать извлечение энергии в полезной и направленной форме», — заключает он. «Последний эксперимент Куача представляет собой первый осторожный шаг на пути к созданию квантовой батареи, которая когда-нибудь сможет заменить традиционные. Тем не менее, на данный момент прототип способен аккумулировать лишь ничтожно малое количество энергии — несколько миллиардов электронвольт — в течение нескольких наносекунд. Для питания обычных устройств ему необходимо аккумулировать гораздо больше энергии в течение гораздо более длительного времени». Квач утверждает, что ему уже удалось достичь этого благодаря новой конструкции, которую он создал, и в настоящее время он готовит статью для публикации результатов. «В ней используется „гибридная структура“, — объясняет он, — которая включает квантовые компоненты, обеспечивающие сверхбыструю зарядку, а также дополнительные классические слои для более длительного хранения энергии». Кроме того, он планирует объединить множество микроскопических квантовых батарей, чтобы увеличить их общую ёмкость. «Если нам удастся достичь обеих целей, мы будем на пути к тому, чтобы обеспечить питание обычного устройства», — утверждает он. «Тем не менее, другие учёные относятся к этому скептически, поскольку квантовые эффекты, как известно, весьма неустойчивы и легко нарушаются в результате наблюдения или внешних помех. «Взаимодействия с окружающей средой могут быстро привести к ухудшению квантовых эффектов, что ограничивает как производительность, так и масштабируемость», — отмечает Ферраро. Это может нивелировать часть ожидаемых преимуществ квантовых батарей. Решение этой проблемы, подчеркивает он, «имеет решающее значение для перехода квантовых батарей от теории к реальным приложениям». «Прорывы в области квантовых батарей — если они когда-нибудь произойдут — вероятно, в первую очередь повлияют на квантовые вычисления. Квантовые компьютеры обещают когда-нибудь выполнять задачи быстрее, чем самые быстрые суперкомпьютеры, и эксперты в области технологий предупреждают, что они могут поставить под угрозу шифрование в глобальном масштабе. Другие, однако, относятся к этому более скептически." Например, в одном из недавних исследований квантовые компьютеры — наряду с термоядерной энергией и интерфейсами «мозг-компьютер» — были отнесены к числу технологий, которые постоянно описываются как нечто, что появится «через пять лет». «Тем не менее, Квач утверждает, что, вероятно, в ближайшие годы ему удастся обеспечить питание квантовых устройств с помощью квантовых батарей в своей лаборатории. Если это удастся, это может снизить энергопотребление квантовых компьютеров, а также сделать их быстрее и менее подверженными ошибкам, что позволит быстрее расширять их мощности, утверждает он. «Квач менее уверен в возможности использования таких батарей для питания обычных устройств. Он отмечает, что когда-нибудь это может стать реальным, поскольку зарядка батареи с помощью лазера означает, что, потенциально, она сможет «заряжать электромобили на ходу». Это полностью устранило бы необходимость для водителей останавливаться для подзарядки». Ферраро, однако, скептически относится к возможности того, что квантовые батареи получат широкое распространение за пределами сферы квантовых приложений. «На мой взгляд... Маловероятно, что квантовые батареи заменят традиционные в повседневных приложениях, таких как мобильные телефоны или электромобили», — утверждает он. «Его естественная сфера — квантовый масштаб», — добавляет он. «По словам Патерностро, главная проблема, которая сегодня стоит перед наукой, заключается в том, чтобы использовать преимущества квантового заряда и в то же время извлечь энергию в контролируемом и пригодном для использования состоянии. Тот, кому это удастся, — уверяет он, — «достигнет настоящего прорыва». «Автор: Лори Кларк»