Australští vědci vytvořili první funkční prototyp kvantové baterie, což znamená významný krok směrem k potenciální revoluci v ukládání energie. Na rozdíl od tradičních baterií, kde se doba nabíjení prodlužuje se zvyšující se kapacitou, kvantové baterie vykazují neintuitivní vlastnost nabíjení rychlejší, když se jejich velikost zvětšuje. Tento průlom, popsaný v časopise Light: Science & Applications, potvrzuje proveditelnost technologie poprvé teoretizované v roce 2013.
Příslib kvantové účinnosti
Kvantové baterie jsou založeny na kvantové mechanice. Zejména jev zvaný „kolektivní efekty“ umožňuje, aby se více kvantových buněk při společné práci nabilo rychleji. Se standardní lithium-iontovou baterií zdvojnásobení velikosti téměř zdvojnásobí dobu nabíjení. Naproti tomu zvětšení měřítka kvantové baterie by mělo úměrně zkrátit dobu nabíjení.
Současný prototyp, nabíjený bezdrátově pomocí laseru, prochází plnými cykly nabíjení-vybíjení. Dr James Quach, vedoucí výzkumník v CSIRO, vysvětluje, že ačkoliv se doba uložení prototypu v současnosti měří v nanosekundách, teoretický potenciál je obrovský: “U baterie, která se nabije za jednu minutu, by šest řádů znamenalo, že by zůstala nabitá několik let.”
Aktuální omezení a budoucí aplikace
I přes tento pokrok zůstává energetická kapacita prototypu minimální. Současná skladovací kapacita je měřena pouze na několik miliard elektronvoltů – příliš malá na to, aby napájela skutečná zařízení. Okamžitou výzvou je prodloužit dobu uložení za současný rozsah nanosekund.
Důsledky jsou však obrovské. Plně funkční kvantové baterie by mohly výrazně zrychlit dobu nabíjení elektromobilů a potenciálně umožnit bezdrátové nabíjení na cestách pomocí dronů nebo silniční infrastruktury. Relevantnější je, že tato technologie pravděpodobně prospěje kvantovým počítačům, které vyžadují koherentní dodávku energie s minimálními ztrátami.
„První místo, kde to bude mít dopad, jsou kvantové počítače,“ říká profesor Andrew White z University of Queensland, který se na výzkumu nepodílel.
Funkční prototyp, ale ne okamžité hromadné přijetí
Zatímco rozšířené spotřebitelské použití je ještě několik let daleko, tento prototyp upevňuje kvantové baterie jako více než jen teoretický koncept. Úkolem je nyní škálovat energetickou kapacitu a prodloužit dobu skladování. Jak uzavírá Dr. Quach: “Další věc, kterou musíme udělat, je… prodloužit dobu skladování.”
Úspěch tohoto prototypu otevírá cestu pro další výzkum v oblasti vědy o materiálech, laserových nabíjecích systémech a optimalizaci kvantových článků. Kvantové baterie možná přes noc nenahradí tradiční zdroje energie, ale představují zásadní posun ve způsobu, jakým přistupujeme k ukládání energie.
