Kvantové batérie umožnia okamžité nabíjanie elektroniky a radikálne zvýšia efektivitu solárnych systémov

 

​KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Nabíjanie prebieha v rekordnom čase na úrovni femtosekúnd.

• Kvantová superradiancia umožňuje superextenzívne škálovanie výkonu.

• Architektúra využíva organické mikrodutiny a svetelnú väzbu.

Vedecký svet dosiahol historický míľnik vytvorením prvej funkčnej kvantovej batérie, ktorá prekonáva limity klasickej termodynamiky. Na rozdiel od tradičných batérií, kde čas nabíjania narastá s kapacitou, tento systém využíva kolektívne kvantové javy na dosiahnutie takzvaného superextenzívneho škálovania. To v praxi znamená, že čím viac článkov batéria obsahuje, tým rýchlejšie dokáže absorbovať energiu zo zdroja.

Základom tohto prelomového riešenia je Dickeho model, ktorý popisuje interakciu medzi súborom kvantových žiaričov a elektromagnetickým poľom. Experimentálna platforma využíva špeciálnu organickú mikrodutinu vyladenú na rezonančnú frekvenciu molekúl meďnatého ftalocyanínu. Vnútri tejto štruktúry dochádza k silnej väzbe medzi svetlom a hmotou, čo vedie k vytvoreniu hybridných stavov nazývaných polaritóny.

Zdroj foto: CSIRO

Samotný proces nabíjania prebieha v časovej škále femtosekúnd. Tento jav, známy ako superabsorpcia, umožňuje batérii zachytiť energiu z koherentných aj nekoherentných svetelných zdrojov s obrovskou efektivitou. Výskumníci integrovali do rezonančnej mikrodutiny transportné vrstvy náboja, čím po prvýkrát umožnili kompletný cyklus nabitia a vybitia kvantového systému.

Kvantové batérie predstavujú riešenie pre energetickú náročnosť budúcich kvantových počítačov. Umožňujú napájanie unitárnych hradiel s nulovou disipáciou tepla, čo je kľúčové pre škálovateľnosť kryogénnych systémov. Eliminácia potreby individuálnych napájacích línií pre každý qubit môže až 4-násobne zvýšiť hustotu integrácie procesorov.

Zdroj foto: CSIRO

Výskum potvrdil, že superextenzívne škálovanie výkonu funguje aj pod nízko intenzívnym nekoherentným osvetlením. To otvára dvere k novej generácii fotovoltických článkov, ktoré by dokázali okamžite ukladať zachytenú solárnu energiu. Tento objav mení paradigmu ukladania energie z pomalého chemického procesu na takmer okamžitú udalosť.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Kvantové batérie umožnia okamžité nabíjanie elektroniky a radikálne zvýšia efektivitu solárnych systémov a kvantových počítačov.

Zdroj: techspot.com foto: ChatGPT

Zobrazit Galériu