Kuantum bataryalar uzun süredir teorik avantajlarıyla konuşuluyordu. Bu kez mesele sadece laboratuvar düzeyinde ilginç bir etki göstermekle sınırlı kalmadı, araştırmacılar enerjiyi alıp depolayan ve ardından elektrik olarak geri veren bir prototip ortaya koydu.

Geliştirilen sistem klasik pillerin yarın yerini alacak bir ürün değil. Yine de bu çalışma kuantum bataryaların günün birinde olabilir seviyesinden çıkıp ilk kez tam şarj-depolama-boşaltma döngüsü gösterebilen gerçek bir cihaza dönüştüğünü ortaya koyuyor.

Asıl kırılma enerjiyi geri verebilmesi

Kuantum batarya fikri yeni değil, ancak şimdiye kadarki deneylerin büyük bölümü bu yapının yalnızca tek tek özelliklerini gösterebiliyordu. Buradaki yeni adım, ışığı alıp enerjiye çeviren, bunu kısa da olsa depolayan ve sonrasında elektrik akımı olarak dışarı verebilen bir düzenek kurulmuş olması. Çalışmanın en önemli tarafı tam olarak burada yatıyor. Kavram ilk kez baştan sona çalışan bir çevrime bağlanmış durumda.

Bu prototipte çok katmanlı bir organik mikroboşluk mimarisi kullanılıyor. Sistem ışık ile madde arasındaki güçlü etkileşimden yararlanıyor. Enerji lazerle kablosuz aktarılıyor, ardından bataryada tutulan enerji elektriksel çıkışa dönüştürülüyor. Araştırmacılar bunu oda sıcaklığında gösterdiklerini ve kullanılan mimarinin düşük ışık koşullarında da dikkat çekici sonuç verdiğini aktarıyor.

Daha büyük yapı, daha hızlı şarj iddiası

Çalışmanın dikkat çeken sonuçlarından biri, kuantum etkiler nedeniyle bataryanın boyutu büyüdükçe şarj davranışının klasik sistemlerden farklı şekilde iyileşmesi. Ekip, bu davranışın superextensive yani kapasite artışıyla doğrusal olmayan biçimde güçlenen bir ölçekleme gösterdiğini söylüyor. Veriler güçlü ışık-madde etkileşimi sayesinde kararlı durumdaki elektriksel boşaltma gücünün de benzer biçimde ölçeklenebildiğini ortaya koyuyor.

Araştırma ayrıca boşaltım tarafında da somut bir kazanım gösteriyor. Karşılaştırmaya göre boşluksuz kontrol düzeneklerine kıyasla dış kuantum verimliliğinde yaklaşık üç kat artış görüldü. Bu sonuç tek başına tüketici elektroniğine hazır bir sıçrama anlamına gelmiyor, ancak düşük ışıkta enerji toplama ve daha verimli ışık-şarj dönüşümü için yeni bir yol açtığı açık.

Ticarileşmeye daha zaman var

Burada fren yapılması gereken nokta da var. Araştırmacılar bunun bir kanıt niteliğinde prototip olduğunu ve alanın hala erken aşamada bulunduğunu açıkça belirtiyor. Bir sonraki büyük hedef enerji depolama süresini daha da uzatmak. Ekip, geliştirme ortaklarıyla ilgilendiklerini de duyurdu.

Uzun vadeli vizyonda daha hızlı elektrikli otomobil şarjı ya da daha uzak mesafeden kablosuz enerji aktarımı gibi senaryolar masada duruyor. Fakat bugünün haberi bu hedeflerin hemen yarın gerçekleşeceği değil, kuantum bataryanın ilk kez çalışan cihaz seviyesinde elle tutulur bir eşik aşmış olması.