Une batterie qui défie la physique classique
En physique classique, charger plusieurs batteries simultanément nécessite soit plus de puissance, soit plus de temps — la relation entre la vitesse de charge, le nombre de cellules et l'entrée d'énergie est linéaire et inévitable. La mécanique quantique offre une possibilité différente : des systèmes où la cohérence quantique et l'enchevêtrement permettent à l'énergie d'être stockée collectivement dans plusieurs unités de manière à rendre le tout plus efficace que la somme de ses parties. Un nouveau prototype construit par des chercheurs australiens a démontré cet avantage quantique dans un appareil réel pour la première fois.
L'équipe, provenant de l'University of Melbourne, RMIT University et du CSIRO — l'agence scientifique nationale australienne — a construit une batterie quantique en utilisant des matériaux semiconducteurs organiques qui supportent le stockage d'énergie cohérent quantique à température ambiante. En testant, ils ont observé que la vitesse de charge du dispositif augmentait à mesure que plus d'unités étaient ajoutées au système, un phénomène connu sous le nom d'avantage de charge quantique que les physiciens théoriciens avaient prédit mais jamais observé auparavant dans un prototype physique.
L'avantage de charge quantique expliqué
Dans une batterie conventionnelle, les cellules électrochimiques individuelles se chargent indépendamment. L'ajout de plus de cellules à un système nécessite proportionnellement plus d'entrée d'énergie et de temps, car le processus de charge ne bénéficie pas des interactions entre les cellules — chaque cellule fait son propre travail en isolement. Le temps total de charge augmente linéairement avec le nombre de cellules à un niveau de puissance donné.
Une batterie quantique exploite les propriétés de la mécanique quantique — spécifiquement la superposition et l'enchevêtrement — pour charger les cellules collectivement plutôt qu'indépendamment. Lorsque les cellules sont en superposition quantique pendant la charge, l'énergie peut être distribuée dans tout le système simultanément plutôt que séquentiellement. À mesure que le système devient plus grand et que davantage de canaux d'enchevêtrement deviennent disponibles, l'efficacité de ce processus de charge collectif s'améliore réellement. Le résultat est qu'une batterie quantique plus grande se charge plus rapidement par cellule qu'une plus petite, à la même entrée de puissance — le contraire de ce que prédit la physique classique.
