محققان ژاپنی در یک دستاورد نظری قابل توجه، موفق به غلبه بر یکی از موانع اصلی توسعه باتری‌های کوانتومی شدند. باتری‌های کوانتومی دستگاه‌هایی هستند که از پدیده‌های کوانتومی مانند برهم‌نهی، درهم‌تنیدگی و همدوسی برای ذخیره انرژی استفاده می‌کنند.

باتری‌های کوانتومی: آینده ذخیره‌سازی انرژی

باتری‌های کوانتومی در تئوری، مزایای قابل توجهی نسبت به باتری‌های معمولی دارند. آنها قادر به شارژ سریع‌تر، ظرفیت بالاتر و بازدهی بهتر هستند. با این حال، علیرغم سال‌ها تحقیق، محققان هنوز نتوانسته‌اند باتری‌های کوانتومی عملیاتی را توسعه دهند.

یکی از موانع اصلی، اتلاف انرژی و ناهمدوسی است. ناهمدوسی فرآیندی است که در آن سیستم‌های کوانتومی خواص مهم خود را از دست می‌دهند، که منجر به کاهش شدید عملکرد می‌شود.

توسعه باتری‌های کوانتومی با استفاده از خواص توپولوژیک

محققان مرکز RQC ژاپن و دانشگاه علوم و فناوری هواژونگ چین از مدل‌سازی تحلیلی و عددی در یک چارچوب نظری استفاده کردند و از خواص توپولوژیک بهره بردند. این خواص ویژگی‌های ماده‌ای هستند که حتی اگر ساختار خمیده یا پیچانده شود، بدون تغییر باقی می‌مانند.

پیشنهاد مطالعه: آموزش بدون دردسر، تصویری و رایگان ساخت کیو آر کد (QR Code)_دوپلر

محققان نشان دادند که با استفاده از این خواص در موج‌برهای فوتونی، می‌توان به دستاوردهای بزرگی رسید. به عبارت دقیق‌تر، این پژوهش نشان داد که موج‌برهای فوتونی توپولوژیک امکان انتقال تقریباً کامل انرژی را فراهم می‌کنند.

همچنین، وقتی که شارژر کوانتومی و باتری کوانتومی در یک زیرشبکه یکسان قرار بگیرند، حداکثر انرژی قابل استخراج در برابر اتلاف انرژی در آن مکان خاص، مصون می‌شود.

در یک نتیجه‌گیری غیرمنتظره، محققان کشف کردند که اتلاف انرژی می‌تواند تحت شرایط خاصی به طور موقت قدرت شارژ را افزایش دهد. آنها دریافتند وقتی که اتلاف انرژی از یک سطح بحرانی فراتر می‌رود، قدرت شارژ یک افزایش مختصر اما قابل توجه را تجربه می‌کند.

پیشنهاد مطالعه: چطور با افراد بی شخصیت حرکت کنیم؟ ۱۰ راهکار روانشناسانه_دوپلر

یافته‌های این پژوهش در ژورنال Physical Review Letters منتشر شده است.