C’est la hantise moderne par excellence : voir le pourcentage de sa batterie fondre au moment où l’on en a le plus besoin. Depuis des décennies, notre technologie se heurte à un mur physique immuable : plus une batterie est grande, plus il faut de temps pour la remplir d’énergie. Une voiture électrique demande une nuit entière là où un smartphone ne réclame qu’une heure. Pourtant, des chercheurs du CSIRO (l’agence scientifique nationale australienne) viennent de briser ce dogme. En exploitant les propriétés bizarres de la mécanique quantique, ils ont mis au point un prototype dont le comportement défie le bon sens.

Le « paradoxe » de l’effet collectif

Pour comprendre cette anomalie, il faut plonger dans l’infiniment petit, là où règnent la superposition et l’intrication quantiques. Dans une batterie classique en lithium, les cellules se chargent les unes après les autres, ou de manière indépendante.

Dans une batterie quantique, les unités de stockage fonctionnent de manière synchronisée grâce à ce que les physiciens appellent les « effets collectifs ». C’est comme si chaque molécule avait soudainement conscience de la présence des autres. Résultat mathématique : si vous doublez la taille de cette batterie, son temps de charge ne double pas, il est au contraire réduit de près de moitié (le temps de charge diminuant selon la formule 1/√N, où N est le nombre d’unités). En clair : plus vous ajoutez de capacité de stockage, plus l’énergie s’y engouffre rapidement.

Du tableau noir au mille-feuille optique

Longtemps relégué au rang de théorie élégante sur les tableaux noirs des universités, ce concept est devenu réalité. En 2022, une équipe internationale a réussi à fabriquer le tout premier prototype fonctionnel.

Ils ont conçu une « microcavité organique », une structure extrêmement complexe s’apparentant à un mille-feuille de matériaux microscopiques capable de piéger la lumière. L’expérience a confirmé la théorie : en augmentant le nombre de molécules dans ce piège lumineux, la vitesse de charge s’est bel et bien accélérée. Récemment, l’équipe a franchi un cap décisif en ajoutant des couches capables d’extraire cette énergie pour la convertir en courant électrique exploitable.

Crédit : CSIRO

La première batterie quantique fonctionnelle au monde, prototype conçu par le CSIRO et ses collaborateurs, l’Université de Melbourne et le RMIT.

Le mirage du smartphone quantique

Avant de jeter votre chargeur actuel, un retour à la réalité s’impose. Si la vitesse de charge de cette technologie est foudroyante, sa capacité de rétention est, pour l’instant, dérisoire.

Les prototypes actuels ne conservent leur énergie que pendant quelques minuscules nanosecondes et leur puissance se limite à quelques milliards d’électronvolts (infiniment trop peu pour allumer l’écran de votre téléphone). Cependant, l’objectif immédiat n’est pas l’électronique grand public. Ces batteries fulgurantes sont la pièce manquante pour alimenter les futurs ordinateurs quantiques. À terme, les chercheurs envisagent des systèmes hybrides : des batteries couplant la charge instantanée du quantique avec la stabilité de rétention du lithium classique.