Kvantna baterija krši zakone klasičnog punjenja

Istraživači australske nacionalne znanstvene agencije CSIRO, predvođeni Jamesom Quachom, postigli su izvanredan podvig. Razvili su prototip kvantne baterije koja se ne oslanja na konvencionalne kemijske reakcije, već koristi neobična kvantna svojstva za pohranu energije. Tim je također uspio pokazati da uređaj može emitirati električnu struju, približavajući koncept upotrebljivoj tehnologiji.

Sama prototipna struktura je izuzetno mala. Temelji se na optičkoj mikrošupljini s dva sićušna zrcala koja su međusobno udaljena samo oko 100 nanometara, što je gotovo tisuću puta tanje od ljudske dlake. Prostor između zrcala ispunjava se molekulama organske boje, a zatim se cijela struktura osvjetljava laserom. Jednostavna interakcija između svjetlosti i molekula stvara hibridno stanje svjetlosti i materije nazvano "polariton".

To stvara fenomen poznat kao superapsorpcija. Molekule počinju raditi zajedno, a ne pojedinačno, što mijenja pravila igre. Što je više molekula u sustavu, to brže mogu apsorbirati energiju. To znači da se veća kvantna baterija puni brže od manje, što je potpuna suprotnost baterijama u našim pametnim telefonima ili električnim automobilima danas.

Iako se uređaj izuzetno brzo puni, zadržavanje energije i dalje je prilično izazovno. Pohranjenu energiju zadržava samo nekoliko nanosekundi, što je više od milijun puta dulje od vremena punjenja, ali i dalje prekratko. Količina pohranjene energije također je zanemariva i mjeri se samo nekoliko milijardi elektronvolti. Kao rezultat toga, njegova upotreba u svakodnevnim uređajima još je uvijek daleko.

Velika prednost ovog australskog rješenja je što radi na normalnoj sobnoj temperaturi. Druge ideje kvantnih baterija zahtijevaju supravodljive materijale i ekstremno hlađenje ispod -150 °C, što je teško postići izvan laboratorija.

S obzirom na trenutna ograničenja, čini se da će kvantne baterije prvo pronaći svoje mjesto u kvantnim računalima. Ova tehnologija mogla bi smanjiti potrošnju energije kvantnih sustava, povećati njihovu brzinu i smanjiti broj pogrešaka. Međutim, glavni izazov ostaje: kako izvući pohranjenu energiju na stabilan, kontroliran i praktičan način?

Kvantna stanja su vrlo osjetljiva na svoju okolinu. Neki znanstvenici već razmatraju hibridne dizajne koji kombiniraju brzo kvantno punjenje s klasičnim slojevima za dugotrajno skladištenje. Zasad je ovo uzbudljiv znanstveni eksperiment koji još uvijek čeka praktičnu potvrdu.