باطری کوانتومی! انقلابی در فیزیک کوانتوم
باطری‌های جدیدی که بر اساس ماهیت موجی ذرات باردار ساخته میشن، میتونن یه انقلاب تو ذخیره سازی انرژی ایجاد کنن. این باطری‌ها میتونن خیلی سریع‌تر از باطری‌های لیتیومی که الان استفاده میشه شارژ بشن و انرژی بیشتری رو تو خودشون نگه دارن.
محققان دانشگاه چِنگ کونگ تایوان یه روش جدید ابداع کردن که میتونه اصول اولیه‌ی یه باطری کوانتومی رو به یه سیستم کاربردی تبدیل کنه. این روش از برهم‌نهی (سوپاپوزیشن) برای ذخیره سریع و مؤثر انرژی استفاده میکنه.
تو دنیای فیزیک کوانتوم، همه چیز یه ماهیت موجی داره که تو زمان و مکان پخش میشه. این امواج، خواص یه شیء رو نشون میدن، فرقی نمی‌کنه اون شیء الکترون باشه، مولکول باشه، گربه باشه یا حتی یه سیاره! به این حالت گسترده‌ی خواص، برهم‌نهی (سوپاپوزیشن) گفته میشه.
چند ساله که دانشمندا دارن روش‌هایی رو بررسی می‌کنن که از این خاصیت کوانتومی برای انتقال و ذخیره انرژی استفاده کنن. اما تبدیل کردن این تئوری به یه وسیله‌ی کاربردی، نیازمند پیدا کردن روش‌هایی هستش که انرژی زیادی رو هدر ندن.
تو این تحقیق، دانشمندا از یه یون (ذره‌ی باردار) به عنوان کیوبیت (واحد اطلاعات کوانتومی) استفاده کردن و با قرار دادن اون تو حالت برهم‌نهی، دیدن که آیا این حالت واقعا میتونه انرژی رو انتقال بده یا نه.
به جای یه باطری واقعی، اونا از یه یون به دام افتاده استفاده کردن که تو حالت برهم‌نهی قرار داشت. این یون با عبور از یه فضای بازتابنده که نوع موج‌های عبوری رو محدود میکنه، انرژی به دست میاره.
محققان با فرستادن این یون از یه دستگاه که موجش رو به دو تا تقسیم میکنه، توانایی باطری رو تو ذخیره کردن انرژی با عبور دادن امواج جدا از هم از چند تا ورودی به یه حفره و بعدش چند تا حفره، مقایسه کردن.
نتیجه‌ی این آزمایش چی بود؟ اونا فهمیدن که برهم‌نهی یون واقعا میتونه باعث شارژ مؤثر بشه. همچنین، روش “چند تا در، یه اتاق” باعث ایجاد یه اثر تداخلی میشه که به طور تئوری میتونه به یه “پدیده‌ی شارژ کامل” منجر بشه. تو این پدیده، کل انرژی ذخیره شده تو هر نقطه‌ای از فرآیند شارژ به کار تبدیل میشه.
جالبه که این روش حتی با فرستادن چند تا کیوبیت از تو حفره هم قابل اجراست.
محققان با انجام این فرآیند روی پلتفرم کوانتومی IBM و IonQ، یه اثبات مفهومی برای روش‌شون ارائه کردن. این آزمایش نشون داد که یه سیستم مشابه میتونه یه روش مؤثر از نظر انرژی برای شارژ سریع و استخراج انرژی از یه سیستم کوانتومی باشه.
البته برای اینکه این تکنولوژی به باطری‌های قابل استفاده تو گوشی و لپ‌تاپ تبدیل بشه، هنوز به تحقیقات بیشتری نیاز هست. اما این آزمایش نشون داد که طبق قوانین فیزیک، استفاده از دنیای کوانتوم برای ساختن باطری‌های سریع‌الشارژ و با عمر طولانی غیرممکن نیست.
با توجه به اینکه دنیا داره به سمت استفاده از انرژی‌های پاک حرکت میکنه و نیاز به ذخیره سازی برق تولیدی از منابع تجدیدپذیر هم داره بیشتر میشه، باطری‌های مقاومی که بتونن سریع شارژ بشن و انرژی زیادی رو تو خودشون نگه دارن، خیلی مهم‌تر از همیشه میشن.
