Baterie kwantowe powinny być niezwykle wydajne, a ich zastosowania mogą być bardzo szerokie, od czujników przez smartfony po pojazdy elektryczne
Piotr Mazurkiewicz
Baterie wykorzystujące zjawiska kwantowe do pozyskiwania, dystrybucji i magazynowania energii mają przewyższyć możliwości i użyteczność konwencjonalnych baterii chemicznych w niektórych zastosowaniach o niskim poborze mocy. Po raz pierwszy naukowcy, w tym naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego, wykorzystują proces kwantowy, aby poprawić wydajność tak zwanych baterii kwantowych, przybliżając tę technologię do rzeczywistości.
Bateria kwantowa kryje w sobie ogromny potencjał w zakresie zastosowań zrównoważonej energii i możliwej integracji z przyszłymi pojazdami elektrycznymi. Niemniej jednak te nowe urządzenia mogą znaleźć zastosowanie w różnych zastosowaniach przenośnych i wymagających niskiego poboru mocy, zwłaszcza gdy możliwości ładowania są ograniczone.
Jak działa bateria kwantowa
Obecnie, jeśli próbuje się naładować akumulator za pomocą dwóch ładowarek, trzeba to robić po kolei, ograniczając dostępne opcje do zaledwie dwóch możliwych kolejności. Jednak wykorzystanie efektu kwantowego zwanego ICO otwiera możliwość ładowania akumulatorów kwantowych w inny sposób. W tym przypadku wiele ładowarek ułożonych w różnej kolejności może istnieć jednocześnie, tworząc superpozycję kwantową.
Baterie kwantowe istnieją jedynie w ramach eksperymentów laboratoryjnych, a badacze na całym świecie pracują nad różnymi aspektami, które, pewnego dnia może połączą się w w pełni funkcjonalne i praktyczne zastosowanie. Naukowcy Yuanbo Chen i Yoshihiko Hasegawa z Wydziału Inżynierii Informacji i Komunikacji Uniwersytetu Tokijskiego badają najlepszy sposób ładowania baterii kwantowej i tu liczy się czas. Jedną z zalet baterii kwantowych jest to, że powinny być niezwykle wydajne, ale zależy to od sposobu ich ładowania.
– Obecne akumulatory do urządzeń o niskim poborze mocy, takich jak smartfony czy czujniki, do przechowywania ładunku zazwyczaj wykorzystują substancje chemiczne, takie jak lit, podczas gdy bateria kwantowa wykorzystuje mikroskopijne cząstki, takie jak układy atomów – mówi Chen. – Podczas gdy baterie chemiczne rządzą się klasycznymi prawami fizyki, mikroskopijne cząstki mają naturę kwantową, więc mamy szansę zbadać sposoby ich wykorzystania, które wypaczają, a nawet łamią nasze intuicyjne wyobrażenia o tym, co dzieje się w małych skalach. Szczególnie interesuje mnie sposób, w jaki cząstki kwantowe mogą naruszać jedno z naszych najbardziej podstawowych doświadczeń, czyli czas – dodaje.
Akumulator kwantowy ładowany laserem
We współpracy z badaczem Gaoyanem Zhu i profesorem Peng Xue z Pekińskiego Centrum Badań Obliczeniowych zespół eksperymentował ze sposobami ładowania baterii kwantowej za pomocą urządzeń optycznych, takich jak lasery, soczewki i lustra, ale sposób, w jaki to osiągnięto, wymagał efektu kwantowego, w którym wydarzenia nie są ze sobą powiązane przyczynowo, jak to ma miejsce na co dzień. Wcześniejsze metody ładowania baterii kwantowej obejmowały serię etapów ładowania jeden po drugim.
Powszechna intuicja podpowiada, że mocniejsza ładowarka skutkuje silniejszym naładowaniem akumulatora. Jednak odkrycie dokonane przez ICO wprowadza niezwykłe odwrócenie tej zależności. Teraz możliwe staje się ładowanie bardziej energetycznego akumulatora przy znacznie mniejszej mocy.
