Avustralya’daki Melbourne Üniversitesi, RMIT ve CSIRO araştırmacıları, enerji depolama teknolojilerinde devrim yaratabilecek dünyanın ilk kuantum batarya prototipini geliştirdi. Geleneksel kimyasal bataryaların aksine, kuantum dolanıklık ilkesinden yararlanan bu cihaz, boyutu büyüdükçe daha hızlı şarj olma özelliğiyle dikkat çekiyor. Henüz deneysel aşamada olan ve kısıtlı kapasiteye sahip bu teknoloji, gelecekte elektrikli araçların geleneksel yakıt dolum sürelerinden bile daha kısa sürede şarj edilmesine olanak tanıyabilir. Araştırma, enerji çözümlerinde yeni bir dönemin kapılarını aralarken fosil yakıtlara olan bağımlılığı azaltma potansiyeli taşıyor.
CSIRO bünyesinde görev yapan araştırmacı James Quach liderliğindeki ekip, temelleri 2018 yılında atılan kuantum batarya kavramını somut bir modele dönüştürmeyi başardı. 2022 yılında geliştirilen önceki prototip, kuantum şarjının mümkün olduğunu kanıtlasa da enerjiyi dışarı verme, yani deşarj olma yeteneğine sahip değildi. Yeni geliştirilen model ise ışığı hapsetmek üzere tasarlanan özel malzemelerden yapılmış, çok katmanlı organik bir mikro boşluk yapısı kullanarak bu kritik sorunu ortadan kaldırıyor. Oda sıcaklığında test edilen ve kablosuz lazer teknolojisiyle şarj edilen sistemin benzersiz çalışma prensibi, gelişmiş spektroskopi yöntemleriyle doğrulandı.
Sistemin en çarpıcı özelliği “kolektif etki” olarak adlandırılan çalışma mekanizmasında yatıyor. Standart kimyasal bataryalarda sisteme daha fazla ünite eklendikçe toplam şarj süresi uzarken, kuantum bataryalarda üniteler bireysel değil, bütünsel bir kolektif yapı içinde hareket ediyor. Araştırma verilerine göre, tek bir ünitenin şarj olması bir saniye sürüyorsa, “N” sayıda üniteden oluşan bir bataryanın şarj süresi bu sürenin sadece bir bölü karekökü kadar (1/√N) sürüyor. Matematiksel olarak bu durum, batarya kapasitesi ve boyutu iki katına çıktığında, tam doluma ulaşma süresinin neredeyse yarı yarıya kısalması anlamına geliyor.
Şarj verimliliğindeki bu devasa sıçramaya rağmen, teknolojinin son kullanıcıyla buluşması için aşılması gereken ciddi teknik engeller bulunuyor. Mevcut prototip şu an için yalnızca birkaç milyar elektron-volt enerji depolayabiliyor; bu miktar bir akıllı telefonu çalıştırmak için bile oldukça yetersiz kalıyor. Ayrıca, depolanan enerji cihazda sadece birkaç nanosaniye boyunca tutulabiliyor. Bu kısıtlamalar, cihazın şimdilik kuantum enerji depolama ilkelerini doğrulamaya yönelik deneysel bir kanıt niteliği taşıdığını gösteriyor.
Araştırma ekibi, bir sonraki aşamada prototipi ölçeklendirerek hem enerji kapasitesini hem de depolama süresini artırmayı hedefliyor. Nihai amaç, kuantum mekaniğinin sunduğu ultra hızlı şarj avantajını geleneksel bataryaların yüksek yoğunluklu depolama kapasitesiyle birleştiren hibrit sistemler oluşturmak. Başarıya ulaşması halinde bu teknoloji, uzun mesafeli kablosuz güç aktarımını mümkün kılabilir ve elektrikli araçların saniyeler içinde şarj edilmesini sağlayarak otomotiv endüstrisinde köklü bir değişim başlatabilir. Çalışmanın tüm detayları “Light: Science & Applications” dergisinde akademik dünyanın ilgisine sunuldu.