Aceasta este prima baterie cuantică creată vreodată de oamenii de știință

Potrivit fizicianului Paul Davies, un dispozitiv „cuantic” verificat în timp exploatează regulile neobișnuite ale mecanicii cuantice pentru a oferi rezultate impresionante, destul de practice. Iar cea mai recentă etapă din această revoluție cuantică este prima baterie cuantică din lume – deocamdată un prototip, dar unul cu mult potențial, relatează Gizmodo.

Ca idee, bateriile cuantice au fost propuse pentru prima dată în 2013; conceptul era că un sistem mic de natură cuantică ar putea stoca temporar și transfera energie. Însă acest lucru a rămas în mare parte un demers teoretic până în 2018, când o echipă australiană a decis să construiască propriu-zis o baterie cuantică funcțională. Iar acum, opt ani mai târziu, cercetătorii cred în sfârșit că au găsit planul potrivit pentru baterii cuantice scalabile, publicându-și rezultatele într-un studiu recent din revista „Light: Science & Applications”.

„Ambiția mea supremă este un viitor în care putem încărca mașinile electrice mult mai rapid decât mașinile pe benzină sau putem încărca dispozitivele fără fir, pe distanțe lungi”, a declarat James Quach, autorul principal al studiului și cercetător la CSIRO, agenția națională de știință a Australiei.

„Cercetarea validează potențialul extraordinar al bateriilor cuantice pentru stocarea energiei într-un mod fără precedent de eficient și rapid”, a subliniat el.

Bateriile cuantice sunt „radical diferite” de cele pe care le cunoaștem

Spre deosebire de bateriile obișnuite, al căror timp de încărcare crește odată cu dimensiunea lor, bateriile cuantice, dimpotrivă, se încarcă mai repede cu cât sunt mai mari. Acest comportament „radical diferit” este rezultatul efectelor colective din fizica cuantică, a explicat Quach într-un articol pentru The Conversation.

„În condițiile potrivite, unitățile de stocare ale bateriilor cuantice nu acționează individual, ci se comportă colectiv”, a scris el. „Este ca și cum fiecare unitate știe cumva că există și alte unități în jur, iar prezența lor face ca unitatea să se încarce mai repede. Ciudat, nu-i așa?”, a mai notat acesta.

Noul prototip este un fel de „sandviș” metalic cu mai multe straturi, fiecare având funcții diferite, precum captarea luminii, definirea gradientului energetic al bateriei etc. O versiune anterioară a bateriei, pe care echipa lui Quach a demonstrat-o în 2022, a confirmat că, așa cum se prezisese teoretic, bateriile cuantice mai mari necesită mai puțin timp pentru a se încărca.

Cea mai recentă demonstrație a adăugat un strat pentru a extrage energia din „sandvișul” cuantic și a o converti în curent electric, a explicat Quach. Bateria suportă încărcarea wireless cu ajutorul unui laser și nu depinde la fel de mult de resurse chimice precum bateriile tradiționale.

Bateria e deocamdată doar un prototip

Merită menționat că actuala capacitate a prototipului este de câteva miliarde de electronvolți. Pentru context, această unitate este aproximativ echivalentă cu cea folosită pentru a descrie masa protonilor individuali. Mai simplu spus, vorbim despre valori extrem de mici. Bateria își păstrează încărcarea doar câteva nanosecunde, ceea ce, de asemenea, nu este foarte mult.

Quach este conștient de această limitare, scriind că următorii pași ai echipei sunt să extindă prototipul și să prelungească durata de menținere a încărcării. În plus, el a remarcat că bateriile cuantice ar putea fi mai potrivite pentru alimentarea dispozitivelor cuantice, precum computerele cuantice, decât pentru lucruri precum smartphone-urile.

Cu toate acestea, realizarea rămâne impresionantă. Andrew White, un specialist în fizică cuantică de la University of Queensland, care nu a fost implicat în cercetare, a declarat pentru The Guardian că demonstrația este „o realizare foarte reușită, care arată că bateria cuantică este mai mult decât o idee; este acum un prototip funcțional”.

„Sperăm să creăm un design hibrid care să combine viteza excepțională de încărcare a bateriei cuantice cu timpul lung de stocare al bateriei clasice”, a spus el, referindu-se la comunitatea științifică în ansamblul său.

„Progresul pe care l-am făcut este o dovadă a secolului de muncă teoretică realizată de oamenii de știință din domeniul cuantic înaintea noastră. Progresul necesită timp, dar bateriile cuantice sunt cu siguranță la orizontul nostru”, a mai spus fizicianul.