Lítium nadobro skončilo. Nové batérie dobijú zariadenie za pár sekúnd, vedci vyriešili posledný problém

Kvantové batérie, ktoré využívajú princípy kvantovej mechaniky namiesto chemických reakcií, predstavujú nový míľnik vo vývoji energetických úložísk. V porovnaní s klasickými lítiovými článkami sľubujú extrémne rýchle nabíjanie, vyššiu hustotu energie a potenciál pre nanosystémy budúcnosť, píše Interesting Engineering.

Ich praktická realizácia však doteraz narážala na zásadný problém: kvantové javy ako superpozícia a previazanie sú mimoriadne citlivé na rušenie a straty energie, ktoré vedú k tzv. dekoherencii.

Stabilita a s nízkymi stratami

Najnovší teoretický výskum z Centra pre kvantové výpočty RIKEN v spolupráci s čínskymi fyzikmi z Chu-čungu navrhuje riešenie tejto prekážky v podobe topologickej kvantovej batérie. Ide o inovatívny systém, ktorý spája kvantové vlastnosti atómov s topologickými efektmi fotónových vlnovodov – štruktúr, ktoré usmerňujú svetlo a zároveň sú odolné voči deformáciám ako skrútenie či ohyb.

Práve topologická stabilita umožňuje, aby sa energia prenášala medzi nabíjačkou a batériou na veľké vzdialenosti bez strát. Výskumníci dokázali, že v rámci konkrétnej konfigurácie možno dosiahnuť úplnú odolnosť voči disipácii, čo je doteraz nevídaný výsledok v oblasti kvantových úložísk.

Zvlášť prekvapivým zistením bolo, že energetické straty, ktoré sú za bežných okolností škodlivé, môžu v určitých fázach procesu dočasne zvýšiť výkon nabíjania. Tento efekt by sa mohol cielene využiť na optimalizáciu rýchlosti nabíjania kvantových systémov.

IBM

Na ceste k praktickému využitiu

Aj keď zatiaľ ide o teoretický návrh, praktický vývoj kvantových batérií napreduje. V Austrálii bol nedávno predstavený prototyp založený na mikrorezonátore, kde svetlo medzi zrkadlami excituje organické molekuly, ktoré následne akumulujú energiu. V Taliansku zase vyvinuli kvantovú batériu pracujúcu so spinmi elektrónov, ktoré predstavujú stabilnú formu kvantového uchovávania energie.

Kvantové batérie môžu v budúcnosti poháňať nielen miniatúrne senzory, ale aj kvantové počítače, satelity či vysoko zabezpečené komunikačné siete. Výskum topologických riešení prináša nový prístup, ako prekonať limity kvantových technológií a urobiť z nich nielen výskumnú kuriozitu, ale spoľahlivý základ pre budúce aplikácie v reálnom svete.

Čítajte viac z kategórie: Novinky