Vedci predstavujú batériu, ktorej sa nepáči „sedliacky rozum“: Využíva prazvláštny svet kvantovej fyziky
Kvantové batérie v sebe ukrývajú obrovský potenciál, hoci nie vždy fungujú spôsobom, ktorý je pre nás prirodzene pochopiteľný.
Keď nám spadne pohár na zem, rozbije sa. To je základný princíp kauzality, alebo inak povedané toho, že každá akcia vyvoláva nejakú reakciu. Na tomto princípe funguje zdanlivo celý vesmír, no ako vysvetľujú výskumníci z University of Tokyo, nie všetko.
Vo svojej práci predstavili typ kvantovej batérie, ktorý pracuje na pre nás neintuitívnom procese, ktorý nefunguje tak, ako by podľa základných zákonov príčiny a následku fungovať mali. Batérie využívajúce kvantové fenomény na získavanie, distribuovanie a ukladanie energie so sebou nesú obrovský potenciál, ktorý prekonáva konvenčné chemické batérie v situáciách, kedy pracujú len s malým množstvom energie. Nová štúdia sa pokúsila využiť jeden z kvantových procesov na to, aby priniesla nový druh kvantovej batérie bližšie k realite.
Kvantové batérie momentálne existujú len v laboratórnych podmienkach. Štúdiu tejto novej technológie sa venujú vedci po celom svete, ktorí dúfajú, že sa im jedného dňa podarí vytvoriť kvantovú batériu, ktorá by sa dala použiť aj v praktických podmienkach. Rovnakú ambíciu majú aj autori novej štúdie, ktorí hľadali najlepší spôsob, ako kvantovú batériu nabiť.
Jednou z najväčších výhod kvantových batérií je ich bezkonkurenčná efektívnosť. Tá však závisí na spôsobe nabíjania batérie. Autori štúdie vysvetľujú, že ich nový spôsob nabíjania závisí na čase.
“Bežné batérie do smartfónov a iných zariadení používajú chemikálie na uskladnenie elektrického náboja, najčastejšie lítium. Kvantové batérie používajú mikroskopické častice, ako napríklad zoskupenia atómov,” tvrdí Yuanbo Chen, jeden z autorov štúdie.
Batéria ktorá funguje inak, než by sme čakali
Tradičné chemické batérie sa riadia klasickými zákonmi fyziky, no mikroskopické častice sa správajú podľa kvantovej fyziky, ktorá pomerne často kráča proti “sedliackemu rozumu”. Podľa autorov je to práve kvantová fyzika, ktorá im dovoľuje preskúmať rôzne využitia kvantovej batérie, pričom niektoré využitia nemusia byť pre nás intuitívne.
Neprehliadnite
“Obzvlášť nás zaujíma to, ako môžu kvantové častice narušiť naše vnímanie tak základnej veličiny, akou je čas,” dodáva Chen.
V rámci štúdie výskumníci skúmali rôzne spôsoby nabitia kvantovej batérie, napríklad lasery, šošovky, či zrkadlá. Dosiahli to však spôsobom, ktorý nie je prepojený zákonmi kauzality, tak ako sú prepojené každodenné veci v našich životoch.
Autori štúdie tvrdia, že podľa kauzality ak udalosť A vedie k udalosti B, potom neexistuje šanca, že udalosť B povedie k udalosti A. V rámci experimentov však využili kvantový fenomén, ktorý umožňuje aby oba scenáre boli platné.
V kontexte štúdie vedci dokázali, že menej výkonná nabíjačka dodala kvantovej batérii viac energie ako silnejšia nabíjačka. Ide o kvantový fenomén ICO, alebo neurčitý kauzálny poriadok. Ako sme už spomenuli, zákony príčiny a následku hovoria to, že jedna vec vedie jasne k druhej a druhá vec nemôže viesť k tej prvej. Fenomén ICO však umožňuje existenciu oboch možností, čo je vo svete kvantovej fyziky známe ako kvantová superpozícia.
Nový výskum môže pomôcť nielen pri vývoji kvantových batérií, ale aj pri zlepšení iných termodynamických procesov.
Komentáre