Vedci zostrojili prototyp kvantovej batérie s dobou nabíjania v bilióntinách sekundy

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Prototyp sa nabíja v rádoch femtosekúnd s využitím javu superabsorpcie, kedy nabíjanie zrýchľuje rastúci počet molekúl.

• Zariadenie sa skladá z optickej mikrokavity so zrkadlami a aktívnym organickým farbivom, ktoré sa nabíja laserom.

• Rýchlosť nabitia je miliónkrát kratšia v porovnaní s časom, počas ktorého systém dokáže uchovať získanú energiu.

Výskumný tím z austrálskej národnej vedeckej agentúry CSIRO úspešne otestoval prvý funkčný prototyp kvantovej batérie. Zariadenie dokáže absorbovať energiu a následne uvoľniť elektrický prúd s využitím zákonitostí kvantovej mechaniky. Proces bezdrôtového nabíjania pomocou lasera prebehne za niekoľko femtosekúnd, čo predstavuje bilióntiny sekundy.

Uloženú energiu dokáže systém udržať po dobu niekoľkých nanosekúnd. Tento čas je približne miliónkrát dlhší než samotná doba potrebná na plné nabitie. Architektúra prototypu pozostáva z optickej mikrokavity, ktorú tvoria 2 zrkadlá umiestnené vo vzdialenosti 100 nm od seba. Vzniknutý priestor medzi zrkadlami je vyplnený molekulami organického farbiva.

Nasmerovanie laserového lúča do tejto štruktúry vyvolá silnú interakciu medzi svetlom a hmotou, pričom vznikajú hybridné kvantové stavy. Molekuly v tomto usporiadaní neabsorbujú energiu samostatne, ale reagujú kolektívne. Zariadenie vďaka tomu využíva jav nazývaný superabsorpcia, pri ktorom rýchlosť nabíjania stúpa priamo úmerne s počtom zapojených molekúl.

Kapacita súčasného laboratórneho modelu dosahuje len niekoľko miliárd elektrónvoltov, čo zatiaľ nepostačuje na prevádzku bežnej elektroniky. Technológia však nie je primárne určená na prekonávanie kapacity konvenčných článkov v smartfónoch.

Jej hlavným cieľom je zabezpečiť okamžité a mimoriadne presné dodávanie energie pre pokročilý hardvér. Výskumníci v súčasnosti pracujú na hybridnom dizajne, ktorý spojí kvantové komponenty na rýchle nabíjanie s klasickými vrstvami. Takéto usporiadanie umožní dlhodobejšie uchovanie energie a jej stabilné využitie v kvantových počítačoch.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Technológia nezvyšuje celkovú kapacitu batérií, ale v budúcnosti dokáže zabezpečiť okamžité, bezdrôtové a vysoko presné dodávanie stabilnej energie pre zložité kvantové počítače.

Zdroj: techspot.com foto: ChatGPT