محققان ژاپنی با دستاوردی شگفتانگیز در مسیر توسعه باتریهای کوانتومی، مانع اصلی این فناوری یعنی اتلاف انرژی را برطرف کردهاند. باتریهای کوانتومی دستگاههایی هستند که به جای واکنشهای شیمیایی سنتی، از پدیدههای کوانتومی مانند برهمنهی، درهمتنیدگی و همدوسی برای ذخیره انرژی استفاده میکنند.
توسعه باتریهای کوانتومی با قابلیت ذخیره انرژی بالا
باتریهای کوانتومی در تئوری، مزایای قابل توجهی نسبت به باتریهای معمولی دارند؛ شارژ سریعتر، ظرفیت بالاتر و بازدهی بهتر از جمله مزایای این باتریها است. با این حال، علیرغم سالها تحقیق، محققان نتوانستهاند باتریهای کوانتومی عملیاتی را بسازند.
مشکل اصلی در ساخت باتریهای کوانتومی، آسیبپذیری شدید آنها در برابر اتلاف انرژی و ناهمدوسی است. ناهمدوسی فرآیندی است که در آن سیستمهای کوانتومی خواص اصلی خود را از دست میدهند و منجر به کاهش شدید عملکرد میشوند.
غلبه بر مشکلات باتریهای کوانتومی
محققان مرکز RQC ژاپن و دانشگاه علوم و فناوری هواژونگ چین با استفاده از مدلسازی تحلیلی و عددی در یک چارچوب نظری، از خواص توپولوژیک بهره بردند. این خواص ویژگیهای مادهای هستند که حتی اگر ساختار خمیده یا پیچانده شود، بدون تغییر باقی میمانند.
پیشنهاد مطالعه: پنج علت برای این که کودکان تا پیش از کلاس هشتم نباید گوشی هوشمند داشته باشند_آینده نوین
محققان نشان دادند که با استفاده از این خواص در موجبرهای فوتونی، میتوان به دستاوردهای بزرگی رسید. به عبارت دقیقتر، این پژوهش نشان داد که موجبرهای فوتونی توپولوژیک امکان انتقال تقریباً کامل انرژی را فراهم میکنند.
همچنین، زمانی که شارژر کوانتومی و باتری کوانتومی در یک زیرشبکه یکسان قرار بگیرند، حداکثر انرژی قابل استخراج در برابر اتلاف انرژی در آن مکان خاص، مصون میشود.
افزایش قدرت شارژ با اتلاف انرژی
در یک نتیجهگیری غیرمنتظره، محققان کشف کردند که اتلاف انرژی میتواند تحت شرایط خاصی به طور موقت قدرت شارژ را افزایش دهد. آنها دریافتند زمانی که اتلاف انرژی از یک سطح بحرانی فراتر میرود، قدرت شارژ یک افزایش مختصر اما قابل توجه را تجربه میکند.
پیشنهاد مطالعه: بزرگترین سد برقآبی جهان با ظرفیت ۳۰۰ میلیارد کیلوواتساعت در چین_آینده نوین
این یافته، باور قدیمی که اتلاف انرژی همیشه مضر است را زیر سؤال میبرد.
یافتههای این پژوهش در ژورنال Physical Review Letters منتشر شده است.