Avustralya’daki Melbourne Üniversitesi ve RMIT Üniversitesi’nden araştırmacılar, ülkenin ulusal bilim kurumu CSIRO’daki araştırmacılarla birlikte dünyanın ilk kuantum pil prototipini geliştirdiler. Pil büyüdükçe hızlı şarj oranları, günümüzde kullanılan kimyasal pillerin yerini alabilecek önemli bir araç olabileceğini gösteriyor.
Kuantum araştırmaları, süperpozisyon ve dolanıklık gibi benzersiz kuantum özelliklerine yol açtı ve bunlar kuantum bilgisayarlar oluşturmak için kullanılıyor. Ancak bilim insanları, bu özelliklerin birden fazla avantaj sağlayabileceği diğer uygulamalara da uygulanabileceğine inanıyor.
Kuantum pil prototipi nanosaniye seviyelerinde bir milyar elektron depolayabiliyor
CSIRO’da araştırmacı olan James Quach, 2018’den beri bir kuantum pil konsepti üzerinde çalışıyor ve 2022’de bir pil prototipi yaptı. Pili şarj edebilseler de, deşarj etme yönteminden yoksundular. Bu nedenle Quach, deşarj edilebilen yeni bir pil geliştirdi. Ekibin pili, ışığı hapsedebilen çeşitli malzemelerden yapılmış çok katmanlı organik bir mikro boşluktan oluşuyor. Pil, bir lazer kullanılarak kablosuz olarak şarj ediliyor ve ekip, şarj davranışını doğrulamak için gelişmiş spektroskopi teknikleri kullandı.
Araştırmacılar, pilde kullanılan malzemelerin kendine özgü kuantum etkilerinin, her bir birimin ayrı ayrı değil, topluca şarj olduğu “toplu etkilerini” de göstereceğini umuyorlardı. Geleneksel bir pilin aksine, kuantum pil, daha fazla birim birleştirildiğinde daha hızlı şarj olur. Örneğin, pilin N birimi varsa ve her bir birimin ayrı ayrı şarj olması bir saniye sürüyorsa, bağlandığında, tüm N birimin topluca şarj olduğu bir kuantum pilin şarj olması yalnızca 1/√N saniye sürer. Dolayısıyla, kuantum pilin boyutunu iki katına çıkarırsanız, şarj süresi orijinal pilin şarj süresinin yarısından biraz fazla olacaktır. Bu, günümüzde kullanılan kimyasal pillerin aksine, pil boyutu arttıkça şarj sürelerinin arttığı bir durumdur.
Araştırma, kuantum pillerin potansiyelini gösteriyor. Ancak, piyasaya sürülmeden önce yapılacak çok iş var. Araştırmacılar, prototipi ölçeklendirmek ve ne kadar süreyle şarj tutabileceğini test etmek için çalışıyorlar. İdeal bir dünyada, cihaz bir kuantum pilin şarj hızına ancak geleneksel bir pilin enerji tutma kapasitesine sahip olurdu. Ayrıca, kuantum pillerin kuantum bilgisayarlar için en iyi şekilde çalışabileceği ve onların ölçeklenmesine de yardımcı olabileceği de düşünülebilir.
