La batterie quantique enfreint les lois de la charge classique

Des chercheurs du CSIRO, l'agence scientifique nationale australienne, dirigés par James Quach, ont réalisé une prouesse remarquable. Ils ont mis au point un prototype de batterie quantique qui, au lieu de recourir à des réactions chimiques classiques, exploite des propriétés quantiques exceptionnelles pour stocker l'énergie. L'équipe a également démontré que le dispositif peut émettre un courant électrique, rapprochant ainsi ce concept d'une technologie utilisable.

La structure prototype est extrêmement petite. Elle repose sur une microcavité optique constituée de deux minuscules miroirs distants d'à peine 100 nanomètres, soit près de mille fois plus fins qu'un cheveu. L'espace entre les miroirs est rempli de molécules d'un colorant organique, puis l'ensemble est illuminé par un laser. L'interaction entre la lumière et les molécules crée un état hybride de lumière et de matière appelé « polariton ».

Cela crée un phénomène appelé superabsorption. Les molécules commencent à agir de concert plutôt qu'individuellement, ce qui change la donne. Plus le nombre de molécules dans le système est élevé, plus elles absorbent rapidement l'énergie. Ainsi, une batterie quantique de grande capacité se charge plus vite qu'une batterie plus petite, contrairement aux batteries de nos smartphones ou voitures électriques actuels.

Bien que l'appareil se recharge extrêmement rapidement, la conservation de l'énergie reste un défi de taille. Il ne la conserve que pendant quelques nanosecondes, soit plus d'un million de fois le temps de charge, mais encore trop peu. La quantité d'énergie stockée est également négligeable, de l'ordre de quelques milliards d'électronvolts seulement. Par conséquent, son utilisation dans les appareils du quotidien n'est pas pour demain.

Le principal avantage de cette solution australienne est qu'elle fonctionne à température ambiante. D'autres idées de batteries quantiques nécessitent des matériaux supraconducteurs et un refroidissement extrême en dessous de −150 °C, ce qui est difficile à réaliser en dehors des laboratoires.

Compte tenu des limitations actuelles, il semble que les batteries quantiques trouveront d'abord leur place dans les ordinateurs quantiques. Cette technologie pourrait réduire la consommation d'énergie des systèmes quantiques, augmenter leur vitesse et diminuer le nombre d'erreurs. Cependant, le principal défi demeure : comment extraire l'énergie stockée de manière stable, contrôlée et pratique ?

Les états quantiques sont très sensibles à leur environnement. Certains scientifiques envisagent déjà des conceptions hybrides combinant une charge quantique rapide à des couches classiques pour le stockage à long terme. Pour l'instant, il s'agit d'une expérience scientifique passionnante qui attend encore une confirmation pratique.