Tudósok mutattak be egy olyan kvantumakkumulátort, amely felrúgja a hagyományos töltés szabályait

Az ausztrál nemzeti tudományos ügynökség, a CSIRO tudósai elkészítették egy olyan kvantumakkumulátor prototípusát, amely minél nagyobb, annál gyorsabban töltődik – ellentétben a hagyományos akkumulátorokkal. A kutatók azt is bebizonyították, hogy a készülék képes elektromos áramot termelni, így a koncepció egy lépéssel közelebb került egy működőképes energiatároló rendszerhez.

A szokatlan akkumulátort James Quach kvantumtudós és csapata fejlesztette ki. Ahelyett, hogy kémiai reakciókra támaszkodna, kvantumhatásokat használ az energia elnyelésére és tárolására. A prototípus egy optikai mikrorezgőtéren alapul, amely két, egymástól körülbelül 100 nanométerre elhelyezett apró tükörből áll – ez nagyjából ezerrel vékonyabb, mint egy emberi hajszál. A köztük lévő teret szerves festékmolekulák töltik ki, és lézerrel világítják meg.

A fény és a molekulák közötti kölcsönhatás olyan hibrid fény-anyag állapotokat hoz létre, amelyeket polaritonoknak neveznek. Ezenkívül egy úgynevezett szuperabszorpciós jelenséget is előidéz, amelynek során a molekulák nem egymástól függetlenül, hanem együttesen kezdik el elnyelni az energiát. Minél több molekula van, annál gyorsabban képesek energiát elnyelni – ez azt jelenti, hogy egy nagyobb kvantumakkumulátor gyorsabban töltődik fel, mint egy kisebb.

A prototípus femtoszekundumok alatt töltődik fel, és a tárolt energiát nanoszekundumokig képes megőrizni, ami nagyjából egymilliószor hosszabb idő, mint a feltöltési folyamat. A tárolható energiamennyiség azonban még mindig csekély, csupán néhány milliárd elektronvolt, így egy ilyen akkumulátor okostelefonban vagy elektromos járműben való alkalmazása egyelőre még messze nem áll a hatósugárban.

A legújabb áttörés az, hogy a kutatók hozzáadtak egy újabb réteget, amely lehetővé teszi számukra, hogy elektromos áramot nyerjenek ki a kvantumakkumulátorból. A csapat jelenleg is elemzi az eredményeket, és a részleteket egy tudományos cikkben tervezi közzétenni.

Ennek a megközelítésnek az egyik fő előnye, hogy szobahőmérsékleten is működik. Más, szupravezető anyagokon alapuló kvantumakkumulátor-tervek körülbelül −150 °C alatti hőmérsékletet igényelnek, ami miatt speciális környezeteken kívül sokkal kevésbé praktikusak.

A kvantumakkumulátorok legvalószínűbb korai alkalmazási területe ezért a kvantumszámítástechnika. Quach úgy véli, hogy a technológia idővel csökkentheti a kvantumszámítógépek energiafogyasztását, miközben gyorsabbá és kevésbé hibára hajlamossá teszi őket, ami potenciálisan elősegítheti a technológia széles körű elterjedését.

A legnagyobb kihívás továbbra is annak kiderítése, hogyan lehet a tárolt kvantumenergiát stabil, szabályozott és hasznos formában kinyerni. A tudósok arra is figyelmeztetnek, hogy a kvantumhatások érzékenyek, és a környezet hatására megszakadhatnak. A kutatók emellett olyan hibrid kialakításokat is vizsgálnak, amelyek a gyors töltéshez szükséges kvantumkomponenseket olyan hagyományos rétegekkel kombinálják, amelyek hosszabb ideig képesek tárolni az energiát.

A legújabb kísérlet azonban olyasmit bizonyít, ami a hagyományos akkumulátorok szempontjából szinte abszurdnak tűnik: az akkumulátor méretének növelése valójában gyorsabb töltést eredményezhet.