Аккумуляторы, которые используются в повседневной жизни, не относятся к классическим батареям, где химическая энергия преобразуется в ЭДС и используется для питания электроприборов. Вместе с тем во многих квантовых технологиях электрические схемы основаны на сверхпроводниках. Токи в этих материалах могут протекать без приложения разницы потенциалов. Они называются сверхтоками, поскольку не вызывают энергетических потерь.
Изображение из сети Интернет
Токи в сверхпроводниках обусловлены разностью фаз в квантовой цепи, что связано с природой этих веществ. Поэтому в квантовых устройствах постоянная разность фаз может рассматриваться в качестве квантовой фазовой батареи, обеспечивающей сверхтоки в квантовой цепи. За рубежом на этом уже было построено несколько работ теоретического и экспериментального плана.
В 2015 году эту идею впервые выдвинул Себастьян Бержере из центра Materials Physics Centerсовместно с профессором Илья Токатлы. Оба являются исследователями в международном центре Donostia International Physics Center. Они предложили теоретическое описание системы с характеристиками, необходимыми для создания фазовой батареи. В её состав были включены сверхпроводящие и магнитные материалы с внутренним релятивистским эффектом, который еще называют спин-орбитальной связью.
Через несколько лет после этого Франческо Джазотто и Элиа Страмбини из института NEST-CNR (Пиза, Италия) нашли подходящую комбинацию материалов и создали образец первой квантовой фазовой батареи. Результаты своей работы они опубликовали в журнале Nature Nanotechnology. Батарея состоит из нанопроволоки InAs, которая образует сердечник, а также из сверхпроводящих выводов в качестве плюсов, изготовленных из алюминия. Аккумуляторная батарея заряжается с помощью внешнего магнитного поля.
Кристина Санс-Фернандес и Клаудио Гварчелло из CFM провели адаптацию теоретической базы для моделирования результатов экспериментов. По мнению ученых, проделанная работа вносит большой вклад в квантовые технологии. В этом направлении ожидаются успехи уже в ближайшем будущем. Это позволит серьезно продвинуться в таких отраслях, как вычислительная техника, медицина, сенсорные приборы, телекоммуникации.