Квантовая батарея функционирует подобно губке, которая впитывает свет, но не отдаёт его без принудительного отжима. Источником вдохновения стали природные светособирающие комплексы бактерий: захватывая солнечные фотоны, они, как установлено методами спектроскопии, передают энергию практически без потерь. Физики воспроизвели этот принцип, организовав атомы в кольцевую структуру и поместив её в зеркальный резонатор. Коллективное поведение атомов порождает эффект однонаправленного клапана: энергия беспрепятственно входит в систему, но обратный путь для неё заблокирован. Таким образом реализуется энтропийная необратимость — концепция, разработанная Людвигом Больцманом для описания стремления систем к термодинамическому равновесию.

Этот парадоксальный эффект возникает благодаря квантовым связям между атомами, которые позволяют системе коллективно запасать энергию в коррелированных состояниях. Обычные аккумуляторы теряют энергию при каждой зарядке, а квантовая версия обещает почти стопроцентную эффективность. Размер кольца влияет на характеристики: маленькие кольца быстрее отдают мощность, большие запасают больше. При слабой связи с резонатором отдача растёт, но сильная связь превращает батарею в простой буфер, не способный к длительному хранению.

Бактерии освоили этот трюк миллиарды лет назад, передавая свет с эффективностью, близкой к 100%. Теперь инженеры мечтают создать гаджеты, которые заряжаются за мгновения и держат заряд вечно.