Истражувачите со помош на ласери постигнаа нешто што се сметаше за невозможно – квантна батерија е наполнета со брзина што им пркоси на класичните принципи на електротехниката.
Додека автомобилската и технолошката индустрија се борат за секоја минута побрзо полнење на литиум-јонските батерии, физичарите токму демонстрираа технологија што би можела да ги направи застарени сите досегашни напори. Во експеримент што звучи како научна фантастика, научниците успеале да наполнат квантна батерија за неверојатно краток временски интервал – една фемтосекунда (квадрилионити дел од секундата).
Овој пробив не е само уште еден лабораториски куриозитет. Тој претставува прва практична демонстрација на феноменот познат како суперапсорпција. Овој феномен во иднина би можел да овозможи електричните автомобили и телефоните да се полнат за само неколку секунди.
Што всушност е квантна батерија?
За разлика од класичните батерии кои складираат енергија преку хемиски реакции (движење на јони меѓу електродите), квантните батерии ги користат принципите на квантната механика на ниво на атоми и молекули.
Клучната разлика е во начинот на полнење. Кај класичните батерии, колку што батеријата е поголема, толку повеќе време е потребно за нејзино полнење, бидејќи ќелиите се полнат линеарно, односно сериски.
Кај квантните батерии, благодарение на суперапсорпцијата, колку повеќе квантни ќелии има, толку побрзо тие апсорбираат енергија. Ќелиите работат колективно, влегувајќи во состојба на квантна заплетканост (entanglement). Тоа овозможува „експлозивно“ брзо полнење кое се забрзува со големината на системот.
Експеримент: Ласер како суперполнач
Меѓународен тим истражувачи користел специфични органски молекули поставени во микро-шуплина меѓу две огледала. Наместо класична струја, батеријата била „бомбардирана“ со ултракратки ласерски импулси.
Резултатот бил фасцинантен. Енергијата била апсорбирана речиси моментално. Тимот докажал дека брзината на полнење се зголемува со бројот на молекули. Со тоа е потврдена теоријата дека поголемите прототипи би можеле да апсорбираат огромни количини енергија за рекордно кратко време. Теоретски, поголем систем би можел да се полни една минута, а потоа да напојува уред – или дури цело домаќинство – со години, благодарение на исклучително високата густина на енергија.
Предизвици: Од лабораторија до вашиот џеб
Иако насловите за „полнење за минута што трае со години“ звучат револуционерно, инженерската реалност и понатаму е комплексна. Главниот предизвик моментално е квантната декохеренција. Квантните состојби се исклучително кревки и тешко се одржуваат стабилни на собна температура, како и во макроскопски димензии (надвор од лабораториски услови).
Дополнително, се поставува и прашањето за инфраструктурата. Имено, ласер што би полнел автомобилска квантна батерија би барал огромна моќност токму во моментот на полнењето.
Овој експеримент е значаен бидејќи покажува дека „суперапсорпцијата“ не е само математичка теорија, туку физичка реалност. Се наоѓаме во рана фаза на развој, слична на онаа во која биле полупроводниците во 1940-тите години. Квантните батерии веројатно нема утре да ги заменат вашите АА батерии, но би можеле да станат клучни во вселенските истражувања, високотехнолошката медицинска опрема и футуристичките енергетски мрежи. Практично, секаде каде што е потребен огромен пренос на енергија во дел од секунда
