فهرست مطالب
دانشمندان CSIRO نمونه اولیه باتری کوانتومی را ساخته‌اند که برخلاف باتری‌های معمولی، با بزرگ‌تر شدن سریع‌تر شارژ می‌شود و جریان تولید می‌کند.
به گزارش سرویس فناوری تکناک، این باتری غیرمعمول را جیمز کواچ، دانشمند حوزه کوانتوم، و تیمش توسعه داده‌اند. این فناوری برخلاف باتری‌های معمولی که به واکنش‌های شیمیایی متکی هستند، از اثرات کوانتومی برای جذب و ذخیره انرژی استفاده می‌کند.
نمونه اولیه بر پایه یک ریزحفره نوری ساخته شده است که از دو آینه بسیار کوچک تشکیل می‌شود.
این آینه‌ها حدود ۱۰۰ نانومتر از یکدیگر فاصله دارند، یعنی فاصله‌ای تقریباً هزار برابر کمتر از ضخامت موی انسان. فضای میان دو آینه نیز با مولکول‌های یک رنگ آلی پر شده و با لیزر روشن می‌شود.
برهم‌کنش نور و مولکول‌ها حالت‌های ترکیبی نور و ماده موسوم به پولاریتون ایجاد می‌کند.
این فرایند همچنین پدیده‌ای به نام فرا‌جذب یا Superabsorption را به وجود می‌آورد که در آن مولکول‌ها به‌صورت جمعی عمل می‌کنند و دیگر به شکل مستقل انرژی را جذب نمی‌کنند.
باتری بزرگ‌تر، شارژ سریع‌تر
هرچه تعداد مولکول‌ها بیشتر باشد، آنها می‌توانند انرژی را سریع‌تر جذب کنند.
در نتیجه، برخلاف باتری‌های متداول، یک باتری کوانتومی بزرگ‌تر می‌تواند سریع‌تر از نمونه کوچک‌تر شارژ شود.
نمونه اولیه در بازه فمتوثانیه شارژ می‌شود و می‌تواند انرژی ذخیره‌شده را برای چند نانوثانیه حفظ کند. زمان نگهداری انرژی تقریباً یک میلیون برابر بیشتر از زمان موردنیاز برای شارژ است.
با این حال، مقدار انرژی ذخیره‌شده همچنان بسیار ناچیز است و به تنها چند میلیارد الکترون‌ولت می‌رسد.
بنابراین استفاده از این فناوری در گوشی هوشمند یا خودروهای برقی در آینده نزدیک امکان‌پذیر نیست.
دستاورد جدیدتر پژوهشگران، اضافه کردن لایه‌ای است که امکان استخراج جریان الکتریکی از باتری کوانتومی را فراهم می‌کند.
تیم تحقیقاتی همچنان در حال بررسی نتایج است و قصد دارد جزئیات این دستاورد را در یک مقاله علمی منتشر کند.
بیشتر بخوانید: یخچال کوانتومی IBM بیش از ۱۸۰ برابر سردتر از فضا
کاربرد احتمالی در رایانش کوانتومی
یکی از مزیت‌های مهم این فناوری، امکان عملکرد آن در دمای اتاق است. برخی طراحی‌های دیگر باتری‌های کوانتومی به مواد ابررسانا وابسته هستند و برای عملکرد به دمای کمتر از حدود منفی ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد نیاز دارند. چنین شرایطی استفاده عملی از آنها را بسیار دشوار می‌کند.
به همین دلیل، نخستین کاربرد احتمالی باتری‌های کوانتومی می‌تواند در حوزه رایانش کوانتومی باشد. کواچ معتقد است این فناوری در آینده ممکن است مصرف انرژی کامپیوترهای کوانتومی را کاهش دهد و هم‌زمان سرعت آنها را افزایش دهد و خطاهایشان را کمتر کند.
با این حال، مهم‌ترین چالش همچنان استخراج پایدار، کنترل‌شده و کاربردی انرژی ذخیره‌شده است. اثرات کوانتومی نیز بسیار شکننده هستند و محیط اطراف می‌تواند آنها را مختل کند.
پژوهشگران همچنین در حال بررسی طراحی‌های ترکیبی هستند که در آنها اجزای کوانتومی برای شارژ سریع با لایه‌های معمولی برای ذخیره طولانی‌تر انرژی ترکیب می‌شوند.
این آزمایش در نهایت یک ویژگی عجیب را نشان می‌دهد که با منطق باتری‌های معمولی کاملاً متفاوت است: بزرگ‌تر کردن باتری کوانتومی می‌تواند باعث شارژ سریع‌تر آن شود.
بیشتر بخوانید: اینترنت کوانتومی سخت‌ترین آزمایش واقعی خود را پشت سر گذاشت
