إنجاز في بطارية كمومية يمهد الطريق نحو إعادة الشحن الفوري

حقق عدد من الباحثين تقدماً مهماً نحو ابتكار نوع جديد من تكنولوجيا شحن البطاريات، ربما يتسم بالقدرة على إحداث تغيير ثوري في عملية تخزين الطاقة.

تستخدم البطاريات الكمومية "كوانتم" (Quantum batteries) الخصائص الغرائبية نفسها لـ"ميكانيكا الكم"quantum mechanics التي تفتح الباب أمام تنفيذ وإطلاق الجيل التالي من أجهزة كمبيوتر كمومية quantum computers تعمل وفق مبادئ الفيزياء الكمومية، بيد أنها عوض تعزيز قوة معالجة أجهزة الكمبيوتر بشكل كبير، من شأنها أن تتيح إعادة الشحن الفوري.

أنجز فريق يضم علماء من "معهد العلوم الأساسية" في كوريا و"جامعة إنسوبريا" في إيطاليا الاختراق الكبير نحو تحقيق هذه التكنولوجيا مستعيناً بنظام ميكانيكي كمومي يعرف باسم "مايكروماسر" micromaser.

يستخدم هذا النظام مجالاً كهرومغناطيسياً لتخزين الطاقة المشحونة عبر تيار من "الكيوبتات" [يشير المصطلح إلى مزيح الكموميةQuantum (كيو) والـ(بت) Bit أو نظائر الكم للبتات]، مع الحماية في الوقت نفسه من مخاطر الشحن الزائد.

وصف الباحثون "مايكروماسر" بأنه "نموذج ممتاز للبطارية الكمومية"، ونجحوا في إثبات أن عملية الشحن أسرع من الشحن التقليدي.

سبق أن قدر الباحثون الكوريون الجنوبيون أن تقنية البطاريات الكمومية يسعها أن تقلص أوقات الشحن من منفذ منزلي للسيارات الكهربائية من 10 ساعات إلى ثلاث دقائق فقط، في حين أن محطات الشحن الفائق يمكن أن تعيد شحن السيارة بالكامل في 90 ثانية فقط.

في دراسة نشرت في وقت سابق من العام الحالي، لاحظ العلماء كيف أن مدة شحن البطارية الكمومية يتناقص في الواقع مع زيادة حجم البطارية.

يعزى هذا الأمر إلى ظاهرة تعرف باسم "التسريع الكمومي"، ترتبط بالطريقة التي تصير بها الجزيئات أكثر تشابكاً كلما ازداد حجم البطارية.

هكذا تكون خلايا البطارية قادرة على الشحن بشكل جماعي ككل، عوض شحنها بشكل متواز مستقل عن بعضها البعض شأن الطريقة التي تعمل بها البطاريات الكلاسيكية.

ولكن ما زال النموذج الأولي للبطارية الكمومية الذي يعمل بكامل طاقته بعيد المنال، على الرغم من أنه سبق أن جرى تقديم جهاز نموذج أولي لشحن البطاريات الكمومية بالليزر.

إذا كتب النجاح لهذا النظام، يحدو العلماء أمل في حلول حقبة جديدة من البطاريات فائقة الكفاءة، حاملة معها تغييراً جذرياً لطريقة استخدامنا الأجهزة من الهواتف الذكية إلى السيارات الكهربائية.

عرضت تفاصيل بالبحث في دراسة بعنوان "المايكروماسرز كبطاريات كمومية"، نشرت في المجلة العلمية "كوانتم ساينس أند تكنولوجي" Quantum Science and Technology.