Une équipe de chercheurs, dont Kieran Hymas, vient de décrire dans un article récent une cellule de batterie qui semble tirer profit d’effets quantiques pour se charger plus vite qu’il ne serait possible autrement. Le point le plus notable est que ce gain de vitesse augmenterait plus rapidement que le volume de la cellule, un comportement que les physiciens qualifient de superextensif.
Le principe général des « batteries quantiques » repose sur l’idée qu’un effet quantique permettrait de stocker et de restituer l’énergie plus rapidement que ne le permet la physique classique. Le concept date de 2013, avec un premier modèle fondé sur le modèle de Dicke. Son avantage théorique avait cependant été invalidé dès 2020, ce qui a conduit les chercheurs à explorer d’autres modèles. Des affirmations d’avantage quantique avaient déjà été formulées pour des batteries fondées sur le modèle de Sachdev-Ye-Kitaev, notamment par Davide Rossini et ses collègues. Le nouveau travail constituerait, selon ses auteurs, le premier prototype physique à démontrer un effet reproductible.
Dans la cellule présentée, une microcavité est créée avec un couplage lumière-matière fort. Ce dispositif permet à la fois le stockage et la décharge de l’énergie. Les particules éclairées absorberaient la lumière de manière particulièrement efficace, un phénomène que les chercheurs attribuent à une coopération entre particules régie par un mécanisme quantique. Selon cette logique, augmenter la taille de la cellule accroîtrait encore davantage la vitesse de charge et de décharge, à la différence d’une cellule chimique conventionnelle. C’est précisément cette propriété d’échelle qui distingue, sur le papier, ce dispositif des batteries chimiques actuelles, dont la vitesse de charge évolue en général proportionnellement à leur taille.
Il reste toutefois à savoir si cette démonstration pourra être reproduite et développée. L’énergie stockée lors de cette expérience était très faible et la durée de stockage très brève, ce qui éloigne encore ce travail d’une application concrète. Pour l’instant, il constitue surtout un résultat expérimental intéressant que les autres laboratoires vont devoir examiner en détail, en vérifiant d’abord que l’effet se reproduit dans d’autres conditions avant d’envisager une montée en échelle.