MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
Только что представленный стартап Casimir сообщил об удивительной разработке — неиссякаемых источниках питания, черпающих энергию из квантовых колебаний вакуума. Разработчик технологии долго работал в NASA и выполнял исследования по колебаниям вакуума для агентства DARPA, откуда он вынес идею и принцип бесконечного источника питания. Стартап получил щедрое финансирование и готов представить первые вакуумно-квантовые источники питания в 2028 году.
Источник изображения: Casimir
Сначала несколько слов об основателе новой компании. Это некто Гарольд «Сонни» Уайт (Harold G. «Sonny» White). С начала 2010-х годов он работал над совместными проектами NASA и DARPA по изучению эффекта Казимира для микрорезонирующих полостей разного профиля. Эффект Казимира заключается в том, что две близко расположенные в вакууме пластины начинают притягиваться друг к другу под давлением квантовых колебаний вакуума — постоянных квантовых процессов в вакууме, представляющих собой электромагнитные колебания квантовых полей, а также рождение и уничтожение виртуальных частиц. Вакуум пуст только в обыденном понимании. Как доказали теоретики, это неисчислимая совокупность квантовых полей со всеми вытекающими из этого явлениями — как волновыми, так и корпускулярными.
Например, на основе своих изысканий для DARPA Уайт обнаружил пузырь Алькубьерре. Если вкратце, то это доказательство возможности создания WARP-двигателя для путешествий со скоростью выше скорости света. В 2021 году в журнале European Physical Journal он опубликовал соответствующую статью. Позже — в 2024 году — другие физики обосновали непротиворечивость создания WARP-двигателя для нашей Вселенной. Тогда же Уайт вынес идею, что энергию колебаний вакуума можно конвертировать в привычное нам электричество.
В оригинальном эксперименте по доказательству эффекта Казимира пластины схлопываются под воздействием колебаний вакуума — к этому приводят длины волн, которые больше зазора между пластинами. Они «бушуют» с внешних сторон пластин, тогда как между пластинами царят тишь и благодать. Энергию смещающихся пластин (работу) можно использовать для получения энергии, но только один раз, ведь потом пластины нужно вернуть в исходное состояние, на что будет расходоваться вся полученная из вакуума энергия. Компания Casimir заявляет, что решила эту проблему.
Стандартная квантовая электродинамика трактует эффект Казимира как перераспределение энергии поля, а не как источник свободно извлекаемой мощности. Для реального извлечения энергии потребовалось бы создание неравновесной квантовой системы, в которой нарушается симметрия вакуумных состояний без затрат на восстановление начального состояния. Такую возможность предлагает представленный стартапом проект MicroSparc, на реализацию которого компания получила начальные инвестиции в размере $12 млн.
В общем случае MicroSparc представляет собой структуру нанополостей, в которой возникает асимметрия плотности квантовых колебаний, создающая устойчивый поток энергии. Между полостями создаётся массив электрически связанных наностержней. Внешнее давление колебаний вакуума оказывает воздействие на стенки полостей, но, поскольку они жёстко закреплены на подложке, все усилия приводят к воздействию на атомы в стенках и к туннелированию электронов из стенок полостей в сторону наностержней. Создаётся устойчивый поток электронов от стенок к стержням и дальше по цепи. Поскольку вакуум постоянно «кипит» от полей, этот поток (и ток в цепи) будет бесконечным.
Прототипы неиссякаемых источников питания
Для получения полезной мощности чип источника питания должен содержать миллиарды синхронизированных квантовых резонаторов с высочайшей добротностью, а также сверхмалошумящую схему миграции электронов на частотах терагерцевого диапазона. Даже при оптимистичном сценарии плотность мощности подобного устройства, по оценкам теоретиков, была бы крайне мала — вероятно, микроватты на квадратный сантиметр. Впрочем, это уже было бы хорошо, ведь такой мощности достаточно для питания автономных датчиков или сверхэкономичных IoT-узлов.
Согласно планам компании, она намерена представить бесконечные источники питания на колебаниях вакуума в 2028 году. Целевым показателем станет создание чипа со сторонами 5 мм и выходным напряжением 1,5 В при токе 25 мкА. Создание массивов таких чипов позволит вырабатывать больше мощности, получив в итоге неисчерпаемые источники питания для подзарядки смартфонов и даже бытовых нужд — размером с буханку хлеба и мощностью до нескольких сотен ватт.
Научное сообщество пока относится к проекту предельно осторожно. Причина скепсиса проста: извлечение энергии из колебаний вакуума в форме непрерывной полезной работы потенциально конфликтует с законами термодинамики и требует фундаментального пересмотра трактовки вакуумного состояния в квантовой теории поля. Пока компания Casimir не представит воспроизводимые измерения мощности, спектральные данные, энергетический баланс и не пройдёт независимую рецензию в профильных журналах уровня Nature или Physical Review, MicroSparc следует рассматривать как чрезвычайно интересную, но неподтверждённую гипотезу, а не технологический прорыв.
Источник:
