Une batterie quantique qui se recharge plus vite à mesure qu’elle grandit
La découverte qui change tout dans la recharge concerne une batterie qui « se remplit » plus vite à mesure que sa taille augmente.
Si vous avez vu The Big Bang Theory (et vous l’avez forcément vue), vous avez entendu d’innombrables fois le terme « mécanique quantique ».
C’est l’un des favoris de Sheldon Cooper.
Bien sûr, sachez que vous l’utilisez tous les jours, si vous avez un ordinateur ou un téléphone, ou si vous avez déjà subi une procédure au laser ou une IRM.
Tout cela repose sur des découvertes de la branche de la physique qui explique comment se comportent les atomes et les particules plus petites (par exemple les électrons) dans le micromonde, où l’énergie ne circule pas librement, mais en petits « paquets » d’énergie, qu’on appelle des quanta.
En termes simples, dans le monde quotidien, l’énergie peut augmenter ou diminuer de façon continue, sur une ligne droite, disons. Dans le monde quantique, elle saute d’un palier à l’autre.
C’est exactement sur ce même micromonde étrange que des scientifiques se sont appuyés pour créer le premier prototype d’une batterie quantique.
Comme on le lit dans la publication de leur travail, au lieu de s’appuyer sur de lentes réactions chimiques, ils ont exploité des phénomènes quantiques pour absorber de l’énergie, avec pour résultat que plus la batterie est grande, plus la recharge est rapide.
Le paradoxe de la nouvelle batterie
La découverte scientifique révolutionnaire dans le domaine du stockage d’énergie appartient au Dr James Quach et à son équipe (Quantum Batteries Team), au CSIRO, l’Organisation de la recherche scientifique et industrielle d’Australie, responsable de la recherche scientifique et de ses applications commerciales et industrielles dans le pays.
Dans ses déclarations, le Dr Quach a donné à BBC Future les détails, en commençant par le paradoxe de la nouvelle batterie.
Dans les batteries conventionnelles, comme celles des smartphones ou des voitures électriques, plus la capacité de la batterie est grande, plus il faut de temps pour la recharger.
Dans la batterie quantique, c’est exactement l’inverse : plus la taille (l’échelle) du système augmente, plus elle se recharge vite, ce qui s’explique par un phénomène quantique appelé « super-absorption » (super-absorption).
Le moyen le plus simple de comprendre la différence entre les deux batteries, c’est de penser à remplir une bouteille avec de l’eau du robinet.
Avec la batterie au lithium, plus la bouteille est grande, plus longtemps il faut laisser le robinet ouvert pour la remplir.
Avec la batterie quantique, c’est comme si vous plongiez la bouteille dans un océan, et elle se remplit en millisecondes. Plus la bouteille est grande, plus vite elle « aspire » l’eau.
Comment fonctionne la nouvelle batterie
Les batteries au lithium « s’appuient » sur les réactions chimiques, déclenchées après que des atomes et des électrons se déplacent d’un côté de la batterie à l’autre, dans un matériau liquide ou solide.
Dans ce déplacement, ils rencontrent des résistances, s’échauffent, et c’est ainsi que se fait la recharge. Plus la batterie est grande, plus de particules doivent faire le trajet.
Dans le monde quantique, les particules ne vont pas d’un point à un autre. Une particule peut se trouver dans plusieurs états à la fois.
Ainsi, une batterie quantique peut être à la fois vide et pleine au même moment : elle « absorbe » de l’énergie à tous les niveaux possibles simultanément, au lieu de se remplir progressivement.
C’est, pour l’essentiel, la superposition quantique.
Il y a aussi l’intrication quantique qui, en termes simples, se produit lorsque de nombreuses molécules sont liées quantiquement entre elles, cessent de se comporter comme des unités individuelles et fonctionnent comme un atome géant.
Le prototype que les chercheurs ont fabriqué se recharge sans fil via un laser, en absorbant l’énergie de la lumière instantanément, dans un événement unique et collectif.
À quoi servira la batterie quantique
L’objectif de la technologie est de pouvoir, un jour, recharger des voitures électriques plus vite qu’il n’en faut pour faire le plein d’essence ou recharger des appareils instantanément et sans fil.
Elle offre aussi une solution aux énormes besoins énergétiques des infrastructures d’intelligence artificielle (IA) et des data centers.
Pour l’instant, la recherche en est au stade proof-of-concept (preuve de concept / prototype) en laboratoire.
Les prototypes actuels sont très petits et ne retiennent l’énergie que très peu de temps, donc il reste du chemin avant de voir de telles batteries dans des appareils commerciaux.
Il est toutefois apparu que la théorie « fonctionne », et c’est un jalon de plus dans les avancées.
