Et si la pile du futur était quantique? | Danilo Alvesd via Unsplash
Et si la pile du futur était quantique? | Danilo Alvesd via Unsplash

Des scientifiques ouvrent la voie à la révolution des batteries quantiques

La «magie» des particules et un avenir possiblement bouleversé.

Il ne s'agit certes que de résultats de laboratoires, et du fruit d'une science dure encore bien éloignée d'applications pratiques, mais la nouvelle est de taille: une équipe de scientifiques a prouvé la faisabilité et les qualités a priori extraordinaires de «batteries quantiques».

Alors que les déjà révolutionnaires et prometteuses solid-state batteries commencent à s'intégrer à des produits du quotidien, ces scientifiques voient plus loin, beaucoup plus loin grâce à la «magie» –notez les guillemets– de la physique quantique, en particulier à un phénomène nommé «superabsorption».

C'est cette dernière qui pourrait, un jour, aboutir à des batteries d'un nouveau type, et dont l'une des propriétés, contre-intuitive, est d'être de plus en plus rapide à charger à mesure que sa taille croît.

«La superabsorption est un phénomène quantique collectif dans lequel les transitions entre les états des molécules interfèrent de manière constructive», essaie de vulgariser James Quach, l'un des auteurs de l'étude, auprès de New Atlas.

En clair: l'union fait la force et la physique quantique fait le reste. «Ces interférences constructives interviennent avec tous les types d'ondes (lumière, son, ondes aquatiques) et interviennent lorsque différentes ondes s'ajoutent les unes aux autres pour amplifier l'effet qu'aurait l'une d'entre elles seulement. De manière cruciale, cela permet aux molécules d'absorber la lumière de manière plus efficace que si chaque molécule agissait individuellement.»

Plus, c'est moins

Dans le cas d'une batterie quantique, et comme le traduit New Atlas, la théorie est simple: plus il y a de molécules capables de stocker de l'énergie, plus leur stockage sera efficace.

En clair, et dans un lointain futur, cela signifie que plus une batterie sera grosse, plus rapide sera sa charge: de quoi bouleverser intégralement les paradigmes énergétiques actuels, y compris notre dépendance aux énergies fossiles.

Voilà pour la théorie. Mais c'est justement la pratique qu'a réussi à mettre en branle l'équipe de scientifiques responsable de la découverte, expliquée dans un papier publié dans Science Advances. Des lasers et miroirs particuliers ont été utilisés pour charger en énergie des microcavités contenant diverses quantités de molécules organiques.

«La couche active de la microcavité contient des matériaux organiques semi-conducteurs qui stockent l'énergie», expose James Quash, repris cette fois par Interesting Engineering. «Le concept de l'effet superabsorbant des batteries quantiques est basé sur l'idée que toutes ces molécules travaillent de concert, grâce à une propriété connue sous le nom de superposition quantique

«Et alors que la taille de la microcavité décroît et que le nombre de molécules croît, le temps de chargement, lui, raccourcit. C'est une percée significative et cela marque un moment important dans le développement de la batterie quantique.»

Parmi les applications possibles d'un tel concept, l'équipe explique que, lorsque les batteries quantiques seront fonctionnelles et constructibles en série, et si elles le sont un jour, les producteurs d'énergie renouvelable –photovoltaïque en particulier– pourront dans le même temps exploiter le solaire et en stocker le produit.

Ce sont tout le fonctionnement et l'efficience des grilles énergétiques de nos pays qui pourraient se voir transformés, pour le meilleur: on parle ici d'un lointain futur, mais d'un espoir immense pour l'humanité.

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