Квантни батерии: Револуцијата на моменталното полнење доаѓа
Замислете да доцните на важен состанок, а вашиот телефон е празен. Што ако можете да го наполните речиси моментално, користејќи ги чудните правила на квантната физика? Токму тоа е ветувањето на квантните батерии.
Тим научници од CSIRO, во соработка со колеги од Велика Британија и Италија, ги развија првите прототипови на квантни батерии во светот, а насоката во која се движи оваа технологија е изненадувачка. Можеби сте слушнале за особените квантни ефекти на суперпозиција и заплетканост, кои им овозможуваат на ситни објекти да се однесуваат многу чудно. Тие, исто така, им овозможуваат на квантните компјутери да решаваат проблеми што конвенционалните компјутери не можат.
Како функционираат квантните батерии?
Една од чудните карактеристики на квантниот свет се т.н. „колективни ефекти“. Токму тие им ги даваат уникатните својства на квантните батерии. Под вистински околности, единиците за складирање на квантните батерии не дејствуваат поединечно, туку се однесуваат колективно. Во интуитивно неочекуван пресврт, тоа значи дека единиците се полнат побрзо заедно, отколку ако се полнеа сами.
Да претпоставиме дека вашата квантна батерија има N единици за складирање, и на секоја единица ѝ е потребна една секунда за полнење. Колективните ефекти значат дека ако сите единици се полнат истовремено, на секоја единица ќе ѝ треба само 1/√N секунди за полнење. Ова значи дека колку е поголема вашата квантна батерија, толку помалку време ќе ѝ треба за полнење. Ако нејзината големина се удвои, полнењето ќе трае само малку повеќе од половина од времето.
Ова е радикално различно од начинот на работа на конвенционалните батерии, каде што поголемите батерии обично бараат подолго време за полнење. Затоа можеби ќе биде потребен еден час за полнење на вашиот мобилен телефон, но на вашиот електричен автомобил му е потребна цела ноќ.
Прототипови и предизвици
Идејата за квантна батерија долго време беше само теоретска љубопитност. Но, во 2018 година, научниците започнаа да демонстрираат дека тие навистина можат да се изградат. Во 2022 година, тимот изгради прототип на квантна батерија користејќи органска микропразнина – еден вид ситен, сложен повеќеслоен „сендвич“ од неколку различни материјали што ја заробува светлината на одреден начин. Тие успеаја за првпат да го покажат егзотичното однесување каде што поголемите квантни батерии навистина бараат помалку време за полнење, точно како што предвидела теоријата.
Првиот прототип немаше начин да ја извлече енергијата. Во најновата студија, објавена во списанието „Light: Science & Applications“, беа додадени дополнителни слоеви во уредот кои ја претвораат енергијата во електрична струја. Ова претставува голем чекор кон практична квантна батерија. Сепак, сè уште не ги гледаме квантните батерии во продавниците бидејќи нивниот капацитет е сè уште мал (неколку милијарди електрон-волти), а времето за кое го задржуваат полнењето е исклучително кратко (неколку наносекунди).
Иднината на квантните батерии
Иако квантните батерии се премногу мали за да напојуваат конвенционални уреди како вашиот мобилен телефон, барем засега, тие би можеле да бидат совршени за напојување на квантни уреди, како што се квантните компјутери. Всушност, квантните батерии би можеле да бидат токму решението што им е потребно на квантните компјутери за да работат во поголем обем и да станат практични.
Во тек се истражувања за зголемување на големината на прототипот и продолжување на времето за кое може да го задржи полнењето. Целта е да се создаде хибриден дизајн кој ја комбинира исклучителната брзина на полнење на квантната батерија со долгото време на складирање на класичната батерија. Напредокот е резултат на вековна теоретска работа на квантните научници, а квантните батерии секако се на нашиот хоризонт.
