Kuantum pil teorik hız sınırına ulaştı ve çok daha uzun süre dayanıyor

Enerji

Teknolojik Yenilik Web Sitesi Editör Ekibi - 14 Temmuz 2025

Ekibin kuantum pili halihazırda birkaç mikrosaniye boyunca enerji tutabiliyor. [Görsel: RMIT]

Uzun ömür

Avustralyalı bilim insanları, kuantum pillerinin ömrünü önemli ölçüde uzatmayı vaat eden bir yöntem geliştirdiler; bu, önceki gösterilerden 1.000 kat daha uzun sürecek.

Enerjiyi kimyasal reaksiyonlarla depolayan geleneksel pillerin aksine, kuantum piller süperpozisyon ve elektronlar ile fotonlar arasındaki etkileşimlerden yararlanır. Daha hızlı şarj süreleri ve potansiyel olarak daha yüksek depolama kapasitesi sağlayabilirler.

RMIT Üniversitesi'nden Daniel Tibben, "Karışımın henüz küçük bir kısmını ele almış olsak da, cihazımız enerjiyi depolamada selefinden çok daha iyi," dedi.

Daha önceki kuantum pil prototipleri etkileyici şarj hızları göstermişti ancak güçlerini korumakta zorlanıyorlardı; aşırı hızlı deşarj oranları sergiliyorlardı ve neredeyse şarj oldukları kadar hızlı enerji kaybediyorlardı.

Ekip, iki belirli enerji seviyesinin mükemmel şekilde hizalanmasıyla en iyi şekilde çalışan ve enerjinin daha verimli bir şekilde depolanmasını sağlayan beş cihaz geliştirdi ve inceledi.

En iyi performans gösteren prototip, önceki deneyden 1.000 kat daha uzun süre enerji depolayarak enerji tutma süresini nanosaniyelerden mikrosaniyelere çıkardı. Bu uzun bir süre gibi görünmese de, sonuç konsepti kanıtlıyor ve gelecekteki araştırmalar için sağlam bir temel oluşturuyor.

"İşlevsel bir kuantum pilinin geliştirilmesi biraz zaman alabilir, ancak bu deneysel çalışma bize yeni nesil cihazlar tasarlama olanağı sağladı," dedi Profesör Daniel Gómez. "Kuantum pillerinin bir gün güneş hücrelerinin verimliliğini artırmak ve küçük elektronik cihazlara güç sağlamak için kullanılabileceğini umuyoruz."

Kuantum pilinin açıklayıcı görüntüsü. [Görsel: Pisa Üniversitesi]

Kuantum avantajı

İtalya'daki Pisa Üniversitesi'nden Gian Andolina ve meslektaşları, kuantum pil teknolojisinin bir başka alanında da ilerleme kaydetti: hız.

Ekip, şaşırtıcı derecede basit olmasına rağmen klasik bir analog pile göre gerçek bir " kuantum avantajı " sunabilecek yeni bir pil modeli geliştirdi. Yeni model, kuantum mekaniğiyle yönetilen bir sistem tarafından teorik olarak ulaşılabilecek maksimum hız olan kuantum hız sınırına ulaştı.

Profesör Vittoria Stanzione, "Son yıllarda, bu çalışmanın yazarlarından bazıları bu kuantum avantajını sunan bir model önerdi: Sachdev-Ye-Kitaev (SYK) modeli. Ancak bu model, hem deneysel olarak -çoklu cisim etkileşimleri nedeniyle- hem de teorik olarak -analitik olarak zorlayıcı olduğu için- oldukça karmaşıktır," dedi.

Ekip daha sonra basitleştirmeye koyuldu ve şarj gücü açısından kuantum avantajını koruyan en basit kuantum pilini aradı.

Stanzione, "Modelimiz iki eşlenmiş harmonik osilatörden oluşuyor: biri 'şarj cihazı', diğeri ise 'pil' görevi görüyor," diye açıkladı. "Kuantum avantajını sağlayan temel bileşen, şarj işlemi sırasında iki osilatör arasında gerçekleşen anharmonik etkileşimdir [geri yükleme kuvveti, osilatörün yer değiştirmesiyle orantılı değildir]. Bu anharmonik etkileşim, sistemin Hilbert uzayında [Öklid uzayı kavramının n boyutlu genellemesi] etkili bir 'kısayol' oluşturan klasik olmayan dolanık durumlara erişmesine olanak tanır ve bu da klasik dinamiklere göre daha hızlı enerji transferi sağlar."

İtalyan araştırmacıların modeli henüz tamamen teorik, ancak ekip, kuantum bilgisayarlarında kübit olarak kullanılanlara benzer, çok düşük sıcaklıklarda sıfır direnç gösteren malzemelerden yapılan elektrik devreleri olan süperiletken devreler kullanarak bunu deneysel olarak gerçekleştirme olasılığını açıklıyor.

Diğer haberler:

Daha fazla konu