Az időhajlító kvantum-akkumulátorok jelenthetik a jövőt

Elsőre szinte felfoghatatlan, de az energiatárolás jövője a kvantum-akkumulátorokban rejlhet. Ezek az akkumulátorok olyan kvantumjelenségeket használnak fel, amelyek látszólag gúnyt űznek a fizika törvényeiről alkotott hagyományos felfogásunkból.

Bár az IFL Science szerint ezeket az akkumulátorokat eddig csak kis léptékben, laboratóriumokban állították elő, egy nap talán olyan előnyöket kínálnak majd a hagyományos akkumulátorokkal szemben, hogy legalább néhány piaci résben letaszíthatják őket a trónról.

Hogy működnek a kvantum-akkumulátorok?

Az energiatárolás korunk egyik nagy kihívása, az apró orvosi eszközöktől kezdve a változó energiaforrások hálózati tartalékolásáig. Ennek része a gyors és hatékony töltés is. Annak ellenére, hogy a kvantumhatások definíciójuk szerint a nagyon kis léptékben játszódnak le, a Tokiói Egyetem végzős hallgatója, Yuanbo Chen tagja egy olyan csapatnak, amely reméli, hogy nagy változást hozhatnak e probléma egyes aspektusaiban.

„Az alacsony fogyasztású eszközök, például okostelefonok vagy érzékelők jelenlegi akkumulátorai jellemzően vegyi anyagokat, például lítiumot használnak a töltés tárolására, míg a kvantum-akkumulátor mikroszkopikus részecskéket, például atomok tömbjeit” – mondta Chen a közleményben. „Míg a kémiai akkumulátorokat a klasszikus fizikai törvények kötik, addig a mikroszkopikus részecskék kvantum jellegűek, így lehetőségünk van olyan felhasználási módok feltárására, amelyek meghajlítják vagy akár meg is törik a kis léptékben zajló folyamatokról alkotott elképzeléseinket.”

A klasszikus fizikában az ok-okozati viszony csak egyféleképpen működhet – az ok megelőzi a hatást. Ezt az egyet, úgy tűnik, még a fizika áthághatatlannak tűnő törvényeit elutasító kvantumfizika is betartja.

Chen azonban egy olyan csapat tagja, amely kimutatta, hogy ennek mégsem kell így lennie. Szerintük lehetséges egy olyan állapot szuperpozícióját létrehozni, amelyben A megelőzi B-t, és ezért valószínűsíthetően okozhatja azt, de olyat is, amelyben B megelőzi A-t. Ez a határozatlan oksági sorrend példája.

Ez azt jelenti, hogy ahelyett, hogy egy kvantumakkumulátor először az egyik, majd a másik töltőberendezéssel töltődne, ahelyett, hogy a kettő együttesen töltené fel. Ráadásul, ha ez megtörténik, akkor olyan eredmények, amelyeket normális esetben egymással szemben kell elcserélni, együttesen javulnak.

„A határozatlan oksági sorrenddel bebizonyítottuk, hogy a kvantumrészecskékből álló akkumulátor töltésének módja drasztikusan befolyásolhatja annak teljesítményét” – mondta Chen. „Hatalmas növekedést tapasztaltunk mind a rendszerben tárolt energiában, mind a termikus hatásfokban. És némileg ellentmondásos módon felfedeztük egy olyan meglepő kölcsönhatást, amely éppen fordítottja annak, amit várnánk: egy kisebb teljesítményű töltő nagyobb energiát tudott biztosítani nagyobb hatékonysággal, mint egy összehasonlíthatóan nagyobb teljesítményű töltő ugyanolyan készülékkel.”Ehhez a csapat egy kvantumkapcsolót használt.

A technológia jövőbeli kihívásai

A tárolóeszközök nagy részének hordozhatónak kell lennie, és a csapat által létrehozott rendszer biztosan nem az. A kvantumhatások létrehozásához a sugárfelosztó tükrökről és lencsékről visszaverődő lézerekre támaszkodik. Ha azonban van valami, amiben társadalmunk az elmúlt évtizedekben brillírozott, az a miniatürizálás, és a csapat reméli, hogy ez a munkájukra is igaz lesz.

A jobb tárolás nem az egyetlen módja annak, hogy a csapat szerint a határozatlan oksági sorrend az energiaforradalom javára válhat. A napelemek a felmelegedéssel egyre kevésbé hatékonyak, ami nyilvánvaló problémákat okoz a közvetlen napfénynek kitett technológiáknál. A legtöbb megoldás a napelemek hőelnyelők, például hűtött víz fölé helyezését jelenti, de a csapat szerint így könnyebben megoldható a probléma. A tudósok már dolgoztak olyan kvantumhűtőkön, amelyek ezt a fejlesztést használják.

hellomagyar.hu