Австралийские исследователи продемонстрировали усовершенствованный прототип квантовой батареи, поведение которой заметно отличается от привычных накопителей энергии. Разработка специалистов Национального научного агентства Австралии CSIRO использует коллективные квантовые эффекты: увеличение числа участвующих в процессе молекул способно не замедлять, а, напротив, ускорять накопление энергии.

Особенно важным стал следующий этап эксперимента. Если ранняя версия установки в основном подтверждала возможность чрезвычайно быстрого накопления энергии, то теперь исследователям удалось приблизиться к практической схеме и получить электрический ток на выходе. До аккумуляторов для смартфонов, автомобилей и другой техники технологии ещё очень далеко, однако эксперимент постепенно превращается из демонстрации необычного физического явления в прототип настоящего энергетического устройства.

От эксперимента к работающему прототипу

О первых результатах работы исследовательской группы стало известно весной 2026 года. Тогда специалисты CSIRO продемонстрировали принцип действия квантовой батареи, однако оставалась существенная проблема: накопленную энергию необходимо было не только сохранить, но и получить обратно в пригодной для использования форме.

К августу конструкцию удалось усовершенствовать. Исследователи добавили дополнительный рабочий слой, благодаря которому стало возможным извлечение электрического тока. Подробное научное описание обновлённого устройства ещё ожидается — собранные во время экспериментов данные планируется представить в отдельной публикации.

Таким образом, пока речь идёт именно об экспериментальной установке, а не о готовой технологии производства аккумуляторов.

Как устроена квантовая батарея

В основе прототипа находится оптическая микрополость. Упрощённо её можно представить как два зеркала, разделённые промежутком примерно в 100 нанометров.

Между зеркалами располагаются органические молекулы красителя, на которые направляется лазерное излучение. В определённых условиях взаимодействие молекул со светом становится настолько сильным, что возникают гибридные состояния света и вещества — поляритоны.

Именно здесь проявляется одно из ключевых отличий экспериментального накопителя от традиционной батареи.

В обычных условиях отдельные молекулы поглощают энергию преимущественно независимо друг от друга. В экспериментальной системе они способны переходить к коллективному взаимодействию и вести себя как единая группа.

Так возникает эффект сверхпоглощения, или superabsorption.

Почему большая батарея может заряжаться быстрее

Для традиционных аккумуляторов увеличение ёмкости обычно означает необходимость накопить больше энергии, а значит, при прочих равных увеличивается и продолжительность зарядки.

В квантовой системе исследователи рассчитывают использовать совершенно другой механизм. Чем больше молекул вовлекается в коллективное взаимодействие, тем сильнее может проявляться эффект сверхпоглощения.

В результате масштабирование системы потенциально приводит к весьма необычному эффекту: вместе с увеличением количества элементов растёт и скорость поглощения энергии.

Именно это свойство делает концепцию квантовых батарей настолько интересной для физиков. Здесь увеличение накопителя теоретически способно не ухудшать один из его ключевых параметров, а улучшать его.

Фемтосекунды на зарядку и наносекунды хранения

Экспериментальная система работает на чрезвычайно малых временных масштабах.

Зарядка прототипа происходит за фемтосекунды. Накопленная энергия при этом может сохраняться в течение наносекунд — примерно в миллион раз дольше самого процесса её поглощения.

На первый взгляд разница впечатляет, однако абсолютные показатели пока совершенно не подходят для привычных аккумуляторных задач.

Количество энергии, которое способен удерживать нынешний прототип, крайне мало. Поэтому сравнивать экспериментальную установку с литий-ионной батареей смартфона или тяговым аккумулятором электромобиля пока преждевременно.

Ценность эксперимента заключается прежде всего в подтверждении самого физического принципа и возможности дальнейшего развития конструкции.

Одно из главных преимуществ — комнатная температура

Ещё одна важная особенность разработки CSIRO заключается в условиях её работы.

Некоторые альтернативные концепции квантовых аккумуляторов основаны на сверхпроводящих системах. Для их функционирования необходимы чрезвычайно низкие температуры — зачастую ниже примерно −150 °C.

Необходимость сложного криогенного оборудования серьёзно ограничивает потенциальное применение подобных устройств.

Оптическая схема австралийских исследователей интересна тем, что способна работать при комнатной температуре. В перспективе это может существенно упростить использование технологии, если остальные технические проблемы удастся решить.

Научиться заряжать недостаточно

Одной из главных сложностей квантовых батарей остаётся эффективное получение накопленной энергии.

Недостаточно создать систему, которая чрезвычайно быстро переходит в энергетически возбуждённое состояние. Необходимо затем преобразовать эту энергию в стабильный и управляемый электрический ток с приемлемыми потерями.

Добавление нового слоя и демонстрация возможности извлечения тока поэтому являются важным этапом эксперимента.

Однако между подобным лабораторным результатом и созданием практического источника питания остаётся огромная технологическая дистанция. Предстоит решить вопросы эффективности, стабильности, масштабирования, управления и сохранения энергии.

Смартфоны и электромобили пока остаются далёкой перспективой

Идея батареи, которая заряжается быстрее по мере увеличения своей ёмкости, неизбежно вызывает ассоциации с практически мгновенной зарядкой телефонов или электрического транспорта.

Но существующий прототип находится слишком далеко от подобных сценариев.

Остаётся неизвестным, удастся ли перенести наблюдаемые квантовые преимущества на устройства, способные хранить и отдавать значительное количество энергии. Кроме того, оптическая микрополость сама по себе представляет сложную систему, которую необходимо превратить в надёжный и контролируемый источник электричества.

Поэтому бытовая электроника и электрический транспорт сейчас скорее демонстрируют потенциальный масштаб идеи, чем являются реальной целью ближайших разработок.

Первым применением могут стать квантовые компьютеры

Гораздо реалистичнее выглядит использование подобных накопителей непосредственно в квантовых системах.

Квантовым вычислительным платформам необходимы чрезвычайно быстрые и точно контролируемые процессы передачи энергии. В таких условиях преимущества квантовой батареи могут оказаться полезными даже без достижения характеристик, необходимых для питания обычной электроники.

В перспективе подобные решения рассматриваются как один из способов уменьшения энергозатрат и упрощения масштабирования квантовых вычислительных систем.

Сверхпроводящие варианты квантовых накопителей также могут найти применение именно в этой области. Требование глубокого охлаждения здесь уже не выглядит столь критичным, поскольку многие современные квантовые вычислительные установки и без того работают при экстремально низких температурах.

Технология находится только в начале пути

К идее квантовых батарей учёные всерьёз обратились относительно недавно — концепция получила развитие лишь в прошлом десятилетии. Поэтому ожидать от неё быстрого превращения в замену современным аккумуляторам было бы преждевременно.

Сейчас исследователи фактически пытаются ответить на более фундаментальный вопрос: можно ли использовать коллективные квантовые эффекты не только для необычных лабораторных экспериментов, но и для создания практически полезных накопителей энергии.

Новый прототип CSIRO делает ещё один шаг в этом направлении. Он не обещает появления смартфонов, заряжающихся за доли секунды, но показывает, что необычная физика квантовых систем постепенно приближается к стадии, на которой накопленную энергию можно не только наблюдать, но и пытаться использовать.