Enerji depolayıp boşaltabilen ilk kuantum bataryası

Avustralyalı bilim insanları, kuantum mekaniği prensiplerini kullanarak enerji depolayıp boşaltabilen ilk prototip “kuantum bataryayı” geliştirdi. Bu batarya, büyüdükçe daha hızlı şarj olabilme gibi sıra dışı bir özelliğe sahip ve lazerle kablosuz olarak femtosaniyeler içinde şarj edilebiliyor.
 
Avustralyalı bilim insanları, dünyanın ilk prototip kuantum pilini geliştirdi. İlk olarak 2013'te teorik bir kavram olarak ortaya atılan bu tip piller, enerjiyi depolamak için kuantum mekaniği prensiplerini kullanıyor ve geleneksel pillere göre daha verimli olma potansiyeli var.  Light: Science & Applications dergisinde ayrıntıları verilen geliştirilen prototip lazerle kablosuz olarak şarj ediliyor ve hızlı şarj süresine sahip. Bu gelişmenin tam işlevli kuantum pillerine doğru atılmış önemli bir adım olduğuna dikkat çekiliyor.
 
Avustralya'nın ulusal bilim kurumu CSIRO'dan baş araştırmacı Dr. James Quach, "Bu, bir pilin tüm döngüsünü gerçekleştiren ilk prototip: başka bir deyişle, şarj ediyorsunuz, enerji depoluyorsunuz ve deşarj edebiliyorsunuz" dedi.  Geleneksel bataryalarda şarj süresinin boyutla birlikte arttığını belirten Quach, şöyle konuştu: "Bu yüzden cep telefonunuzun şarj olması yaklaşık 30 dakika sürerken, elektrikli arabanızın şarj olması bir gece sürer. Bunun aksine, kuantum pillerin gerçekten tuhaf bir özelliği var; ne kadar büyük olurlarsa, şarj olmaları o kadar az zaman alıyor. Bu, 'toplu etkiler' olarak bilinen bir özellikten kaynaklanıyor; bu özellik sayesinde kuantum hücreler, daha fazla hücre olduğunda daha hızlı şarj oluyor."

Büyük kuantum pillerinin daha hızlı şarj olduğunu Quach ve meslektaşları 2022'de geliştirdikleri bir prototiple göstermişlerdi. Ancak o prototip bataryadan enerji elde edemiyordu.  Yeni prototipin şarj olması ise femtosaniyeler (saniyenin katrilyonda biri) sürdü ve enerjiyi nanosaniyeler boyunca, yani yaklaşık altı kat daha uzun süre depoladı. Quach, gelişmeyi daha basit anlatmak için şu tanımı yapıyor: "Şarjı bir dakika süren bir bataryanın enerjiyi altı kat daha fazla depolaması, birkaç yıl boyunca şarjlı kalacağı anlamına geliyor."
 
Ancak mevcut prototipin kapasitesi yalnızca birkaç milyar elektron volt. Küçük olan bu değer herhangi bir şeye güç sağlamaya yetmiyor.  Quach şunları söyledi: "Bundan sonra yapmamız gereken şey... depolama süresini artırmak. Cep telefonuyla biriyle konuşabilmek istiyorsanız, pilinizin şarjı birkaç nanosaniyeden daha uzun süre tutması gerekiyor."
 
Neredeyse anında şarj olan, tam işlevli kuantum piller, gelecekte kuantum bilgisayarları veya küçük geleneksel elektronik cihazları çalıştırmak için kullanılabilir. Kuantum piller lazerlerle kablosuz olarak şarj ediliyor, bu nedenle bir diğer potansiyel uygulama alanı da uzaktan şarj olabilir. Quach, "Örneğin, bir drone'a kuantum pil takabilirsiniz. Uçuş halindeyken şarj edebilirsiniz. Teknoloji olgunlaştığında artık arabanızı şarj etmek için benzin istasyonunda durdurmanıza gerek kalmayacak; hareket halindeyken şarj edebileceksiniz" diye konuştu.
 
Queensland Üniversitesi'ndeki kuantum teknolojisi laboratuvarını yöneten ve araştırmaya dahil olmayan Profesör Andrew White, çalışmayı "kuantum pilin bir fikirden öte, artık çalışan bir prototip olduğunu gösteren gerçekten güzel bir çalışma" olarak nitelendirdi. White, bu bataryaların "yakın zamanda herhangi bir elektrikli araçta yer almayacağını" ancak "muhtemelen ilk etkisinin kuantum bilgisayarlarda görüleceğini" belirtti. White, kuantum pillerin "bu bilgisayarlara minimum enerji maliyetiyle tutarlı bir şekilde" enerji sağlayabileceğini söyledi.