📰 Ces batteries quantiques qui se chargent en un temps record

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Une étude, publiée le 14 décembre dans la revue Physical Review Letters, a mis en lumière un concept intriguant: des batteries quantiques capables de se charger en perturbant les lois conventionnelles de causalité.

Les batteries traditionnelles se chargent en convertissant l’énergie électrique en énergie (Dans le sens commun l’énergie désigne tout ce qui permet d’effectuer un travail, fabriquer de la…) chimique, impliquant un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre…) d’électrons. Cependant, cette nouvelle recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue…) explore l’utilisation d’effets quantiques étranges pour développer des batteries qui se chargeraient plus rapidement et avec une plus grande efficacité.

En mécanique quantique, les règles qui régissent le monde de l’infiniment petit, la causalité – la relation entre cause et effet – n’est pas toujours linéaire. Yuanbo Chen, physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c’est-à-dire la…) à l’Université (Une université est un établissement d’enseignement supérieur dont l’objectif est la…) de Tokyo, explique qu’en théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,…), des scénarios où ‘A cause B’ et ‘B cause A’ pourraient être vrais en même temps.

Le principe de superposition quantique (En mécanique quantique, le principe de superposition stipule qu’un même état…) permet aux particules d’exister dans de nombreux états différents à la fois, jusqu’à ce qu’elles soient observées et choisissent un état final. Cette propriété a conduit les physiciens à mener des expériences qui contredisent nos notions intuitives de possibilité, y compris des cas où une particule peut exister et ne pas exister simultanément en différents lieux.

En 2009, des physiciens ont utilisé un dispositif appelé interrupteur quantique pour observer un phénomène appelé ordre causal indéfini. Ils ont envoyé un photon (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l’interaction…) dans deux chemins divergents, le divisant en deux versions possibles de lui-même, chacune empruntant un chemin différent. Selon le chemin emprunté par le photon, les physiciens ont appliqué deux processus différents dans un ordre différent.

Chen et ses collègues se sont demandés s’ils pouvaient intégrer cela dans une batterie quantique, un dispositif théorique capable de stocker l’énergie des photons et de se charger plus rapidement que les batteries électrochimiques conventionnelles. Ils ont comparé trois méthodes de charge: connecter deux chargeurs à une batterie séquentiellement, simultanément, ou dans une superposition rendant impossible de déterminer l’ordre d’entrée.

Leurs calculs ont montré que la méthode de superposition permettrait à un chargeur à faible puissance et causalement brouillé de délivrer plus d’énergie plus efficacement qu’un chargeur conventionnel à haute puissance.

Ils ont ensuite mené une expérience de preuve de concept utilisant la lumière. Après avoir soumis la lumière à deux entrées qui polariseraient les photons dans un ordre différent (A puis B ou B puis A) en fonction de leur chemin, ils ont mesuré la polarisation ( la polarisation des ondes électromagnétiques ; la polarisation dûe aux moments…) à la fin et ont découvert que les photons individuels avaient été causalement brouillés.

Bien que le défi suivant des scientifiques soit de créer une batterie quantique physique capable de stocker une charge, les premières preuves expérimentales d’une batterie quantique n’ont été publiées que l’année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d’un évènement lié…) dernière, rendant sa réalisation encore incertaine dans un futur proche.



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