Baterije zasnovane na talasastoj prirodi naelektrisanih čestica mogle bi da revolucionišu skladištenje energije, potencijalno dajući više snage većom brzinom nego što bi konvencionalne elektrohemijske ćelije ikada mogle.
Novi protokol koji je razvio tim fizičara sa Nacionalnog univerziteta Čeng Kung mogao bi da transformiše osnovne principe kvantne baterije brzog punjenja u praktičan sistem, pokazujući načine na koje se superpozicija baterije može koristiti za brzo i efikasno skladištenje energije.
Osnova za kvantnu fiziku je princip da svi delovi materije imaju talasni identitet koji se širi kroz prostor i vreme.
Koliko god da su kontraintuitivni za naše iskustvo stvarnosti, ovi talasi predstavljaju svojstva objekta – bilo da je u pitanju elektron, molekul, mačka ili cela planeta – kao spektar mogućnosti koji se naziva njegova superpozicija.
Poslednjih godina, istraživači su razmišljali da li jedan ili više objekata u superpoziciji imaju nešto zajedničko sa haotičnim zatvaranjem i odbijanjem zagrejanog materijala u motoru. Dodirivanje ovog kvantnog fenomena moglo bi čak da obezbedi nove načine za prenos i zadržavanje energije.
To je dobra ideja u konceptu, ali transformacija teorije koja stoji iza kvantnih toplotnih motora u radni uređaj zahteva identifikovanje odgovarajućih procesa koji ne troše puno energije.
Istraživači su eksperimentalno procenili dva pristupa korišćenju superpozicije čestice za punjenje hipotetičke kvantne baterije kako bi utvrdili da li njeno nejasno stanje zaista prenosi energiju.
Umesto stvarne baterije, tim je jednostavno koristio zarobljeni jon u stanju superpozicije poznatom kao kubit, koji može dobiti energiju dok prolazi kroz reflektujući prostor koji ograničava vrste talasa koji prolaze kroz njega.
Slanjem jona kroz uređaj koji je podelio talas na dva snopa, tim je uporedio sposobnost baterije da skladišti energiju dok su odvojeni talasi prolazili kroz više ulaznih tačaka u jednu šupljinu, a zatim u više šupljina.
Ne samo da su otkrili da superpozicija jona zaista može da omogući efikasno punjenje, već su otkrili da je pristup „mnogo vrata, jedna soba“ izazvao efekat smetnji koji bi teoretski mogao da dovede do onoga što oni nazivaju „fenomenom savršenog punjenja“, što omogućava potpunu konverziju uskladištene energije za rad iz kvantne baterije u bilo kom trenutku u procesu punjenja.
Takođe su demonstrirali proces kao skalabilan, sa efektom interferencije koji traje čak i kada se šalje više od jednog kubita kroz šupljinu.
Sprovođenjem procesa na IBM Kuantum Platform i IonK-ovom kvantnom hardveru, tim je pokazao dokaz koncepta za svoj protokol, pokazujući da bi sličan sistem mogao imati potencijal da bude energetski efikasan način brzog punjenja i izvlačenja energije iz kvantni sistem.
Iako kubit može da simulira osnovnu fiziku, biće potrebne nove metode da se protokol pretvori u nešto praktičnije i nalik na bateriju, što znači da će proći neko vreme pre nego što napunite svoj električni moped za tren oka.
Ipak, eksperiment pokazuje da u zakonima fizike ne postoji ništa što kaže da ne možemo da iskoristimo kvantni pejzaž za dugotrajno skladištenje energije koja se brzo puni.
Kako se svet odvikava od fosilnih goriva i traži sve više načina za skladištenje električne energije proizvedene iz obnovljivih izvora, robusne baterije koje mogu brzo da upiju i drže značajne količine energije će postati sve važnije.
