Специалисты Института фундаментальных наук (IBS) в Тэджоне (Южная Корея) по итогам своего исследования установили, что комплексное внедрение преимуществ квантовой зарядки способно сократить время зарядки электромобилей со «средних» сейчас десяти часов до трех минут. Об этом сообщает новостной портал The Brighter Side. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.

Одним из самых значительных явлений современности стало быстрое внедрение электромобилей. Если еще 10 лет назад их редко можно было увидеть на дорогах, то сейчас ежегодно продаются сотни электромобилей. Рынок электромобилей — один из самых быстрорастущих секторов, и именно он помог Илону Маску стать самым богатым человеком в мире.

Электромобили полагаются на аккумуляторные батареи, но долгое время плотность энергии в них была намного ниже, чем у углеводородов. Однако постепенное совершенствование аккумуляторных технологий в конечном итоге позволило запасу хода электромобилей достичь сравнимого уровня с автомобилями, работающими на бензине.

Однако, несмотря на значительные улучшения в аккумуляторных технологиях, сегодня потребители электромобилей сталкиваются с еще одной проблемой — низкой скоростью зарядки аккумуляторов. В настоящее время для полной зарядки автомобиля в домашних условиях требуется около 10 часов. Даже самым быстрым устройствам на специализированных зарядных станциях требуется до 20-40 минут для полной зарядки электротранспортных средств. Это приводит к дополнительным затратам и неудобствам для клиентов.

Чтобы решить эту проблему, ученые искали ответы в загадочной области квантовой физики. Их открытие предполагает, что квантовые технологии могут содержать многообещающие новые механизмы для ускорения зарядки аккумуляторов. Такая концепция «квантовой батареи» была впервые предложена еще в 2012 году. Было высказано предположение, что квантовые ресурсы, такие как запутанность, можно использовать для ускорения процесса зарядки аккумулятора за счет коллективной зарядки всех ячеек вместе.

Но следует учесть, что современные аккумуляторы большой емкости могут содержать много элементов. И «массовая» зарядка невозможна в классических батареях, где элементы заряжаются параллельно и независимо друг от друга.

Позже, примерно в 2017 году, было установлено, что за квантовым преимуществом могут стоять два возможных источника: «глобальная операция» (при которой все ячейки сообщаются со всеми остальными одновременно) и «массовая двусторонняя связь» (каждая ячейка может сообщаться с любой другой, но последовательно). Однако оставалось неясным, необходимы ли оба этих источника и существует ли предел скорости зарядки, которого можно достичь.

Теперь ученые из южнокорейского Центра теоретической физики сложных систем при IBS показали в своем недавнем исследовании, что вышеупомянутая «массовая двусторонняя связь» не имеет важного значения в квантовых батареях, и что наличие глобальных операций является единственным компонентом квантового ускорения.

Группа исследователей пошла дальше, чтобы определить точный источник этого преимущества, и предложила четкий способ разработки таких батарей. Заодно ученые смогли точно определить, какой скорости зарядки можно достичь по этой схеме. В то время как в классических батареях максимальная скорость зарядки увеличивается линейно с количеством элементов, исследование показало, что квантовые батареи, использующие глобальную операцию, могут достигать квадратичного масштабирования скорости зарядки.

Чтобы проиллюстрировать это, был рассмотрен типичный электромобиль с аккумулятором примерно на 200 ячеек. Использование квантовой зарядки приведет к 200-кратному ускорению по сравнению с классическими батареями, а это означает, что время зарядки в домашних условиях сократится с 10 часов до примерно 3 минут. На скоростных специализированных зарядных станциях процесс сократится с 30 минут до нескольких секунд.

Исследователи говорят, что результаты могут быть далеко идущими, и что последствия квантовой зарядки могут выйти далеко за рамки электромобилей и бытовой электроники. Например, это может найти важное применение в будущих термоядерных электростанциях, которым требуется мгновенная зарядка и разрядка большого количества энергии. Конечно, квантовые технологии все еще находятся в зачаточном состоянии и предстоит пройти долгий путь, прежде чем эти методы смогут быть реализованы на практике.

Вам может понравиться

Носимый ультратонкий датчик из золотых нитей способен показать присутствие на коже химических веществ

Исследователи Токийского университета в Японии создали химический датчик из золотых нитей, действующий на основе комбинационного рассеяния света, в качестве нового способа неинвазивного и экономичного определения различных состояний здоровья и состояния

Учёные открыли способ преобразования метана в метанол с помощью фотокатализа

Международная группа исследователей под общим руководством Манчестерского университета в Великобритании разработала быстрый и экономичный метод преобразования природного газа – метана – в жидкий метанол при температуре и давлении окружающей среды,

Качество автомобилей падает из-за проблем с запчастями

Качество автомобилей в последнее время стало стремительно снижаться. Особые проблемы наблюдаются с электромобилями. На стоимость и качество машин влияют проблемы с логистикой и нехватка микрочипов во всем мире. Исследователи Initial
Погода в России: