O descoperire cuantică ar putea încărca bateriile într-o clipită
Bateriile bazate pe undele particulelor ar putea revoluționa stocarea de energie. Astfel, mai multă energie ar putea fi posibilă la o viteză mai mare decât am fi putut spera vreodată să reușim cu celulele electrochimice convenționale.
Un nou protocol dezvoltat de o echipă de fizicieni de la Universitatea Națională Cheng Kung din Taiwan ar putea transforma principiile de bază ale unei baterii cuantice cu încărcare rapidă într-un sistem practic, demonstrând modul în care poate fi utilizată suprapunerea unei baterii pentru a stoca energie rapid și eficient.
Fundamental pentru fizica cuantică este principiul conform căruia toate bucățile de materie au o identitate ondulatorie care se răspândește prin spațiu și timp.
Oricât de contraintuitiv ar fi pentru experiența noastră a realității, aceste unde reprezintă proprietățile unui obiect – fie că este vorba de un electron, o moleculă sau o întreagă planetă – ca un spectru de posibilități denumit superpoziția sa.
În ultimii ani, cercetătorii s-au întrebat dacă unul sau mai multe obiecte aflate într-o superpoziție au ceva în comun cu zvâcnirile și salturile haotice ale materialului încălzit într-un motor. Exploatarea acestui fenomen cuantic ar putea chiar să ofere noi modalități de a transfera și de a păstra energia, scrie ScienceAlert.
Bateriile ar putea revoluționa stocarea de energie
Cu toate acestea, transformarea teoriei din spatele motoarelor termice cuantice într-un dispozitiv funcțional necesită identificarea unor procese adecvate care să nu irosească foarte multă energie.
Cercetătorii au evaluat experimental două abordări pentru a utiliza suprapunerea unei particule pentru a încărca o ipotetică baterie cuantică, pentru a determina dacă starea sa difuză transferă într-adevăr energie.
În locul unei baterii reale, echipa a folosit pur și simplu un ion prins într-o stare de superpoziție cunoscută sub numele de qubit, care poate câștiga energie atunci când trece printr-un spațiu reflectorizant care limitează tipurile de unde care trec prin el.
Trimițând ionul prin intermediul unui dispozitiv care i-a împărțit unda în două fascicule, echipa a comparat capacitatea bateriei de a stoca energie pe măsură ce undele separate treceau prin mai multe puncte de intrare într-o singură cavitate, iar apoi în mai multe cavități.
O viteză mai mare
Nu numai că au descoperit că suprapunerea ionului poate permite într-adevăr o încărcare eficientă, dar au constatat că abordarea a indus un efect de interferență care ar putea duce teoretic la ceea ce ei numesc ,,fenomenul de încărcare perfectă”, care permite o conversie completă a energiei stocate din bateria cuantică în orice moment al procesului de încărcare.
De asemenea, au demonstrat că procesul este scalabil, efectul de interferență persistând chiar și atunci când se trimit mai mulți qubiți prin cavitate.
Realizând procesul pe platforma IBM Quantum Platform și pe hardware-ul cuantic al IonQ, echipa a demonstrat o dovadă de concept pentru protocolul lor, arătând că un sistem similar ar putea fi o modalitate eficientă din punct de vedere energetic de a încărca și extrage rapid energie dintr-un sistem cuantic.
Această cercetare a fost publicată în Physical Review Research.
Vă recomandăm să mai citiți și:
Cea mai veche baterie funcționează neîntrerupt de peste 180 de ani
Alessandro Volta, inventatorul bateriei electrice
O baterie care stochează energia în pietre? Un start-up crede că o poate realiza!
Cercetătorii au creat o baterie pentru lentilele de contact alimentate de lacrimi