Istraživači su pomoću lasera postigli ono što se smatralo nemogućim – kvantna baterija napunjena je brzinom koja prkosi klasičnoj elektrotehnici
Dok se automobilska i tech industrija bore za svaki minut bržeg punjenja litijum-jonskih baterija, fizičari su upravo demonstrirali tehnologiju koja bi sve dosadašnje napore mogla učiniti zastarelim. U eksperimentu koji zvuči kao naučna fantastika, naučnici su uspeli da postignu da se kvantna baterija napuni u neverovatno kratkom vremenskom intervalu. Napunili su je u jednoj femtosekundi (kvadrilioniti deo sekunde).
Ovaj proboj nije samo još jedan laboratorijski kuriozitet. Ovo predstavlja prvu praktičnu demonstraciju fenomena poznatog kao super-apsorpcija. Ovaj fenomen bi u budućnosti mogao da omogući da se električni automobili i telefoni napune za svega nekoliko sekundi.
Šta je zapravo kvantna baterija
Za razliku od klasičnih baterija koje skladište energiju putem hemijskih reakcija (pokretanjem jona između elektroda), kvantne baterije koriste principe kvantne mehanike na nivou atoma i molekula.
Ključna razlika leži u načinu na koji se pune. Kod klasičnih baterija, što je baterija veća, potrebno je više vremena da se napuni, jer se ćelije pune linearno/serijski.
Kod kvantnih baterija, zahvaljujući super-apsorpciji, što je više kvantnih ćelija prisutno, one brže upijaju energiju. Ćelije rade kolektivno, ulazeći u stanje kvantne zapletenosti (entanglement). To omogućava „eksplozivno“ brzo punjenje koje se ubrzava sa veličinom sistema.
Eksperiment: Laser kao super-punjač
Međunarodni tim istraživača koristio je specifične organske molekule postavljene u mikro-šupljinu između dva ogledala. Umesto klasične struje, baterija je „bombardovana“ ultrakratkim laserskim impulsima.
Rezultat je bio frapantan. Energija je apsorbovana gotovo trenutno. Tim je dokazao da se brzina punjenja povećava sa brojem molekula. To je potvrdilo teoriju da bi veći prototipi mogli da apsorbuju masivne količine energije u rekordno kratkom vremenu. Teorijski, veći sistem bi mogao da se puni jedan minut. Zatim bi mogao da napaja uređaj (ili čak celo domaćinstvo) godinama, zahvaljujući ekstremno velikoj gustini energije.
Izazovi: Od laboratorije do vašeg džepa
Iako naslovi o „punjenju za minut koje traje godinama“ zvuče revolucionarno, inženjerska realnost je i dalje kompleksna. Glavni izazov trenutno je kvantna dekoherencija. Kvantna stanja su izuzetno krhka i teško ih je održati stabilnim na sobnim temperaturama. Takođe i u makroskopskim dimenzijama (izvan mikroskopa).
Dodatno, postavlja se pitanje infrastrukture. Jer, laser koji bi punio automobilsku kvantnu bateriju zahtevao bi ogromnu snagu u tom jednom trenutku punjenja.
Ovaj eksperiment je važan jer pokazuje da „super-apsorpcija“ nije samo matematička teorija, već fizička realnost. Nalazimo se u ranoj fazi razvoja, sličnoj onoj u kojoj su bili poluprovodnici 1940-ih. Kvantne baterije verovatno neće zameniti vaše AA baterije sutra, ali bi mogle postati ključne u svemirskim istraživanjima, visokotehnološkoj medicinskoj opremi i futurističkim energetskim mrežama. Zapravo, svuda gde je potreban ogroman prenos energije u deliću sekunde, piše Live Science.
Izvor: Benchmark
