Recharge rapide par saut quantique
Les dispositifs de stockage d’énergie exploitant les propriétés ondulatoires des particules chargées ont le potentiel de transformer le domaine, permettant un stockage de puissance plus rapide et plus efficace que les cellules électrochimiques traditionnelles.
Une équipe de physiciens de l’Université Nationale Cheng Kung a mis au point un nouveau protocole visant à traduire les principes fondamentaux des batteries quantiques à charge rapide en un système pratique. Ce protocole explore comment la superposition d’une batterie pourrait stocker l’énergie de manière efficace, présentant des applications potentielles pour le stockage rapide d’énergie.
Au cœur de la physique quantique se trouve le concept selon lequel toutes les particules présentent un comportement ondulatoire, se propageant à travers l’espace et le temps. Bien que contre-intuitives, ces ondes représentent les diverses possibilités des propriétés d’un objet, connues sous le nom de superposition.
Ces dernières années, les scientifiques ont spéculé sur la possibilité que les objets en superposition partagent des similitudes avec les mouvements chaotiques de la matière chauffée dans un moteur. Exploiter ce phénomène quantique pourrait offrir de nouvelles approches pour le transfert et le stockage d’énergie.
Cependant, pour transformer le cadre théorique des moteurs thermiques quantiques en dispositifs fonctionnels, il est nécessaire d’identifier des processus qui minimisent le gaspillage d’énergie.
Évaluation expérimentale de deux méthodes de charge d’une batterie quantique utilisant la superposition de particules
Les chercheurs ont évalué expérimentalement deux méthodes pour utiliser la superposition de particules afin de charger une batterie quantique hypothétique, visant à déterminer si son état flou transfère efficacement l’énergie.
Au lieu d’utiliser une batterie conventionnelle, l’équipe a utilisé un ion piégé dans un état de superposition, appelé qubit, qui a la capacité d’accumuler de l’énergie tout en traversant un espace réfléchi qui limite les types d’ondes autorisés à passer.
En dirigeant l’ion à travers un dispositif qui divisait son onde en deux faisceaux, l’équipe a évalué la capacité de la batterie à stocker de l’énergie alors que ces ondes séparées traversaient divers points d’entrée dans une seule cavité, puis dans plusieurs cavités.
Découverte de la charge efficace via la superposition d’ions et du phénomène de charge parfaite
Ils ont découvert que la superposition de l’ion permet effectivement une charge efficace, et que la stratégie de “nombreuses portes, une seule pièce” a déclenché un effet d’interférence qui pourrait potentiellement entraîner ce qu’ils ont appelé un “phénomène de charge parfaite”. Ce phénomène permettrait à la batterie quantique de convertir entièrement l’énergie stockée en travail à n’importe quelle étape du processus de charge.
Ils ont également montré que le processus est scalable, l’effet d’interférence restant efficace même lorsque plus d’un qubit est envoyé à travers la cavité.
En mettant en œuvre le processus sur la plateforme quantique d’IBM et le matériel quantique d’IonQ, l’équipe a fourni une preuve de concept pour leur protocole, indiquant qu’un système similaire pourrait potentiellement servir de méthode écoénergétique pour charger rapidement et extraire de l’énergie d’un système quantique.
Bien qu’un qubit puisse reproduire la physique fondamentale, de nouvelles techniques seront nécessaires pour transformer le protocole en quelque chose de plus pratique et semblable à une batterie, ce qui signifie qu’il faudra du temps avant de pouvoir recharger votre cyclomoteur électrique en un instant.
Néanmoins, l’expérience démontre qu’il n’y a pas de lois physiques nous empêchant d’utiliser le paysage quantique pour un stockage d’énergie à chargement rapide et durable.
Alors que le monde s’éloigne des combustibles fossiles et cherche davantage de moyens de stocker l’énergie électrique issue de sources renouvelables, des batteries robustes capables d’absorber rapidement et de retenir de grandes quantités d’énergie deviendront de plus en plus importantes.
Lisez l’article original sur : Science Alert
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