Ta bateria ładuje się w biliardową część sekundy. Naukowcy stworzyli kwantowe ogniwo

Naukowcy z australijskiej agencji naukowej CSIRO, zbudowali prototyp baterii kwantowej, która wywraca do góry nogami fizykę klasyczną, ładując się szybciej, im większa jest bateria. A to "szybko" oznacza tutaj biliardową części sekundy.

W świecie elektroniki użytkowej rozmiar w przypadku baterii może być wadą. Im większa pojemność, tym przeważnie większy fizyczny rozmiar i oczywiście dłuższa konieczność łądowania. Mechanika kwantowa jednak odrzuca tę logikę, wykorzystując sprzeczne z intuicją zjawisko znane jako superabsorpcja.

Im większa bateria, tym szybsze ładowanie?

Zgodnie z tą zasadą cząsteczki absorbujące energię przestają zachowywać się jak pojedyncze jednostki i zaczynają funkcjonować jako pojedyncza, skoordynowana całość. Im więcej cząsteczek znajduje się w systemie, tym szybciej współpracują one ze sobą, aby absorbować energię.

Dwa lustra i kwantowy eksperyment

Zespół Jamesa Quacha, naukowca zajmującego się teorią kwantową, skonstruował próbkę technologii, wykorzystując mikrownękę optyczną – maleńką strukturę kanapkową składającą się z dwóch luster umieszczonych w odległości około 100 nanometrów od siebie, z cząsteczkami barwnika organicznego zawieszonymi pomiędzy tymi powierzchniami odblaskowymi. Gdy wiązka lasera trafia do wnęki, światło i materia splatają się w stan hybrydowy. Zamiast pochłaniać fotony jeden po drugim, cały system pochłania światło jednocześnie.

W efekcie bateria CSIRO ładuje się w pełni w femtosekundach (czyli biliardowych częściach sekundy). Niestety system utrzymuje ten ładunek tylko przez kilka nanosekund, choć relatywnie rzecz biorąc, retencja energii jest około milion razy dłuższa niż proces ładowania. Co ważniejsze, jest to i tak znaczący przełom w porównaniu z wcześniejszymi koncepcjami laboratoryjnymi. Zespołowi po raz pierwszy udało się uzyskać rzeczywisty, użyteczny prąd elektryczny z ogniwa kwantowego.

Na razie nie dla smartfonów

W obecnej formie laboratoryjnej prototyp przechowuje mikroskopijną pojemność mierzoną w zaledwie miliardach elektronowoltów (przeciętny smartfon przechowuje około 100 bilionów razy więcej energii). Co więcej, utrzymanie delikatnej koherencji kwantowej bez szumu termicznego otoczenia, który mógłby zaburzyć ładunek, to również problem. Nie ma więc mowy o szybkim wykorzystaniu technologii w samochodach czy smartfonach.

Mimo to, wczesne zastosowania w świecie rzeczywistym prawdopodobnie będą koncentrować się na ultrawyspecjalizowanym sprzęcie, takim jak dostarczanie precyzyjnego, niskostratnego zasilania do komputerów kwantowych lub bezprzewodowe przesyłanie natychmiastowych impulsów energii laserowej do dronów w trakcie lotu. Zespół CSIRO testuje obecnie architektury hybrydowe , które łączą superabsorbujące warstwy kwantowe ze standardowymi nośnikami danych, mogącymi utrzymywać ładunek przez dłuższy czas.