Des scientifiques dévoilent une batterie quantique qui bouscule les règles de la recharge conventionnelle

Des scientifiques de l’agence nationale australienne pour la science, le CSIRO, ont mis au point un prototype de batterie quantique qui se recharge plus rapidement à mesure qu’elle grossit — à l’inverse de ce qui se passe avec les batteries conventionnelles. Les chercheurs ont également démontré que ce dispositif est capable de produire un courant électrique, ce qui rapproche un peu plus ce concept d’un système fonctionnel de stockage d’énergie.

Cette batterie inhabituelle a été mise au point par le scientifique quantique James Quach et son équipe. Au lieu de reposer sur des réactions chimiques, elle utilise des effets quantiques pour absorber et stocker l'énergie. Le prototype repose sur une microcavité optique composée de deux minuscules miroirs espacés d'environ 100 nanomètres — soit environ mille fois plus fins qu'un cheveu humain. L’espace qui les sépare est rempli de molécules de colorant organique et éclairé par un laser.

L’interaction entre la lumière et les molécules crée des états hybrides lumière-matière appelés « polaritons ». Elle produit également un phénomène appelé « superabsorption », dans lequel les molécules commencent à agir collectivement plutôt que d’absorber l’énergie de manière indépendante. Plus il y a de molécules, plus elles peuvent absorber rapidement de l’énergie — ce qui signifie qu’une batterie quantique plus grande peut se recharger plus vite qu’une plus petite.

Le prototype se recharge en femtosecondes et peut conserver l’énergie stockée pendant des nanosecondes, soit environ un million de fois plus longtemps que le processus de recharge. La quantité d’énergie qu’elle peut stocker reste toutefois infime, à seulement quelques milliards d’électron-volts ; l’utilisation d’une telle batterie dans un smartphone ou un véhicule électrique est donc encore loin d’être envisageable pour l’instant.

La dernière avancée réside dans le fait que les chercheurs ont ajouté une couche supplémentaire qui leur permet d’extraire un courant électrique de la batterie quantique. L’équipe analyse encore les résultats et prévoit de publier les détails dans un article scientifique.

L’un des principaux avantages de cette approche est qu’elle fonctionne à température ambiante. D’autres modèles de batteries quantiques basés sur des matériaux supraconducteurs nécessitent des températures inférieures à environ −150 °C, ce qui les rend beaucoup moins pratiques en dehors d’environnements spécialisés.

La première application la plus probable des batteries quantiques est donc l’informatique quantique. M. Quach estime que cette technologie pourrait à terme réduire la consommation d’énergie des ordinateurs quantiques tout en les rendant plus rapides et moins sujets aux erreurs, ce qui pourrait contribuer à leur déploiement à grande échelle.

Le plus grand défi reste de déterminer comment extraire l’énergie quantique stockée sous une forme stable, contrôlée et exploitable. Les scientifiques soulignent également que les effets quantiques sont fragiles et peuvent être perturbés par l’environnement. Les chercheurs explorent par ailleurs des conceptions hybrides combinant des composants quantiques permettant une charge rapide avec des couches conventionnelles capables de stocker l’énergie pendant des périodes plus longues.

Cependant, la dernière expérience démontre un phénomène qui semble presque absurde du point de vue des batteries conventionnelles : agrandir la batterie peut en réalité accélérer sa charge.