قام باحثون من معهد الضوئيات وتقنيات النانو في Cnr و Politecnico di Milano ببناء بطارية ، وفقًا لقوانين فيزياء الكم ، لها وقت إعادة شحن مرتبط عكسياً بكمية الطاقة المخزنة.
تعد البطاريات الكمومية فئة جديدة من أجهزة تخزين الطاقة التي تعمل وفقًا لمبادئ فيزياء الكم ، وهو العلم الذي يدرس الصغر اللامتناهي حيث لا تنطبق دائمًا قوانين الفيزياء الكلاسيكية. أظهر كل من Tersilla Virgili من معهد الفوتونات وتقنيات النانو التابع للمجلس القومي للبحوث (Cnr-Ifn) وجوليو سيرولو من قسم الفيزياء في Politecnico di Milano أنه من الممكن تصنيع نوع من البطاريات الكمية حيث تزداد قوة الشحن بشكل أسرع عن طريق زيادة سعة البطارية. نُشر العمل ، الذي تم تنفيذه مع مجموعات بحثية دولية أخرى ، في Science Advances .
يوضح فيرجيلي: “تتمتع البطاريات الكمية بخاصية غير بديهية حيث يرتبط وقت إعادة الشحن عكسياً بسعة البطارية ، أي مقدار الشحنات الكهربائية المخزنة”. “يؤدي هذا إلى فكرة مثيرة للاهتمام مفادها أن طاقة شحن البطاريات الكمومية شديدة الامتداد ، مما يعني أنها تزداد بشكل أسرع مع حجم البطارية.”
الجهاز المُصنَّع عبارة عن فجوة دقيقة تتكون فيها المادة الفعالة من جزيئات عضوية مشتتة في مصفوفة خاملة. “يمثل كل جزيء وحدة يمكن أن توجد في حالة تراكب كمي لمستويين من الطاقة (أساسي ومتحمس) ، على غرار الطريقة التي يمكن بها للكيوبت ، الوحدة الأساسية للمعلومات الكمومية ، أن تكون 0 و 1 في نفس الوقت في أجهزة الكمبيوتر الكمومية ،” يحدد سيرولو.
من خلال بناء البطارية الكمومية بطريقة يمكن أن توجد بها الوحدات في حالة تراكب ، يمكن للنظام الكلي أن يتصرف بشكل جماعي. هذا السلوك ، المعروف باسم التماسك الكمي ، يسمح للوحدات بالعمل بشكل تعاوني ، مما يؤدي إلى شحنة فائقة السرعة تعتمد على عدد الوحدات الجزيئية.
ويخلص فيرجيلي إلى أنه “يمكن استخدام هذا النوع من الأجهزة في المستقبل في مختلف المجالات العلمية والتكنولوجية مثل أجهزة الشحن اللاسلكية والخلايا الشمسية والكاميرات”.
