Les batteries construites sur des principes quantiques pourraient offrir une charge et une décharge rapide – et la technologie peut simplement se rapprocher un peu du monde réel
Les batteries quantiques pourraient facturer beaucoup plus rapidement que les appareils standard
Un système de batterie quantique expérimental mais entièrement fonctionnel a peut-être aidé à pousser la technologie un petit pas de plus des applications réelles. Les dispositifs quantiques peuvent charger et se décharger un peu comme les batteries standard, mais le processus devient plus rapide à mesure que vous agrandissez la batterie quantique.
Les batteries qui fonctionnent en exploitant des effets quantiques au lieu de réactions chimiques, appelées batteries quantiques, ont de nombreuses propriétés théoriquement excitantes, telles que la charge rapide et la décharge. Mais personne n'a réussi à construire un système de batterie quantique qui fonctionne jusqu'à présent.
«Aucun travail préalable n'avait démontré une batterie quantique entièrement fonctionnelle qui pourrait charger, stocker l'énergie et décharger la puissance électrique dans un seul appareil. Nos appareils font exactement cela », explique James Quach à l'Organisation de recherche scientifique et industrielle du Commonwealth en Australie.
La batterie de son équipe est un appareil en couches qui contient une microcavité – un petit espace vide – entouré de miroirs, d'électrodes et de plusieurs autres matériaux. Cette microcavité est remplie de molécules en cuivre, carbone, hydrogène et azote. Pour charger la batterie, les chercheurs l'ont éclairé avec une lumière laser. Cela a rendu les molécules plus énergiques, ce qui signifie qu'elles ont stocké une partie de l'énergie de la lumière.
Parce que la microcavité est en miroir, la lumière laser y est piégée. Par conséquent, les états quantiques de cette lumière et des molécules sont enchevêtrés, ou inextricablement corrélés d'une manière qui n'a pas de contrepartie dans les batteries traditionnelles. Quach dit que cet enchevêtrement modifie comment l'énergie transfère de la lumière aux molécules de manière à ce que les versions de leur batterie contenant plus de molécules se chargent plus rapidement que celles avec moins.
Le temps de charge de la batterie était approximativement inversement proportionnel à la racine carrée du nombre de molécules – ce qui signifie que si une batterie contenant 10 000 molécules chargées en 1 seconde, une batterie contenant un million de molécules se chargerait en seulement 0,1 seconde. Les chercheurs ont testé la taille des batteries allant de 280 à 790 billions de molécules avec des temps de charge aussi brefs que des millions de milliards de secondes de seconde. La même tendance était vraie du temps de décharge de la batterie.
Faire fonctionner la batterie quantique lorsque l'utilisation de tant de molécules est impressionnante, explique Felix Binder au Trinity College Dublin. «Ils montrent un effet (quantum) et ils peuvent l'utiliser de manière stable avec un grand appareil», dit-il. Cependant, on ne sait toujours pas exactement comment la nouvelle batterie pourrait être utilisée de manière technologiquement significative car il n'est pas encore clair combien d'énergie il pourrait stocker et comment elle interfacerait avec d'autres appareils.
De l'avis de Quach, il existe de nombreux domaines où les batteries quantiques pourraient être révolutionnaires en raison de leur charge et de leur décharge rapide, tels que l'électronique portable et le stockage d'énergie renouvelable, et son équipe travaille vers ces applications. Les deux défis de leur programme augmentent maintenant la quantité d'énergie que la batterie détient et la charge avec la lumière du soleil au lieu de la lumière laser, dit-il.
