Учёные разработали перспективный метод изготовления прочных квантовых аккумуляторов, применяя распространённый изъян алмаза.
Квантовые батареи считаются перспективным видом источника энергии по сравнению с традиционными аккумуляторами. В них применяются квантовые явления, например запутанность и суперпозиция, для ускорения процесса заряда и повышения производительности.
Результаты пока остаются неутешительными из-за декогеренции.
Взаимодействие квантовых систем с окружением приводит к потере энергии аккумулятором — процессу, называемому саморазрядом.
Ученые из Университета Хубэй, Китайской академии наук и Университета Ланьчжоу разработали конструкцию QB, основанную на NV-центре в алмазе. Группа обнаружила, что NV-центр обладает способностью подавлять саморазряд без внешнего управления или квантового зарядного устройства.
Предложены несколько схем подавления саморазряда квантовых батарей, но для них нужен квантовый зарядник, — отметил Джун-Хон Ан, один из ведущих авторов исследования. Запутанность зарядника и аккумулятора снизит эрготропию батареи.
Эрготропия — это наибольший объем полезной работы, который можно получить от системы. Подключение квантовой батареи к зарядному устройству может привести к уменьшению ее эрготропии.
Конструкция, основанная на NV-центре, обходит эту проблему, опираясь на внутренние квантовые свойства, а именно на сильное взаимодействие между электроном NV-центра и ядром азота.
Налаживая баланс между когерентной и обшей эрготропией, аккумулятор способен дольше хранить энергию и производить больше полезной работы.
Ан заявил, что практическая реализация и применение квантовых аккумуляторов сталкиваются с двумя главными проблемами: снижением эффективности зарядки из-за декогеренции во время процесса зарядки и спонтанной потерей энергии, называемой саморазрядом, вызванной декогеренцией при хранении.