تحقیقات نشان می دهد که در آینده، باتری های کوانتومی ممکن است بتوانند به گونه ای شارژ شوند که برخلاف قوانین علت و معلولی معمول باشد. باتری‌های معمولی با استفاده از الکترون‌های زیادی برای شارژ، انرژی الکتریکی را به انرژی شیمیایی تبدیل می‌کنند، اما آزمایش اخیر نشان داد که باتری‌های کوانتومی می‌توانند سریعتر و کارآمدتر شارژ شوند. این به دلیل یک اثر کوانتومی عجیب است که روابط معمول بین علت و معلول را به هم می زند. این در Physical Review Letters در ۱۴ دسامبر گزارش شده است.
جدول ۱: مقایسه روش‌های شارژ
[wpdatatable id=20]
علت و معلول در مکانیک کوانتومی
در مکانیک کوانتومی، که در مورد دنیای کوچک ذرات است، علت و معلول همیشه ساده نیست. ایده‌های جدید نشان می‌دهند که در موقعیت‌های خاص، رویدادهایی که A باعث B و B باعث A می‌شود، می‌توانند همزمان درست باشند. این امر آنچه را که ما معمولاً در مورد علت و معلول می دانیم به چالش می کشد. برهم نهی کوانتومی یک اصل است که به ذرات اجازه می دهد تا زمانی که کسی آنها را مشاهده کند در بسیاری از حالت ها وجود داشته باشند. در آن نقطه، آنها یک حالت خاص را “انتخاب می کنند”.
جدول ۲: نتایج آزمایشی
[wpdatatable id=21]
این واقعیت عجیب کوانتومی فقط در فضا اتفاق نمی افتد. همچنین بر علت و معلول تأثیر می گذارد. در سال ۲۰۰۹، فیزیکدانان از یک سوئیچ کوانتومی برای مشاهده موقعیت هایی استفاده کردند که ترتیب علت و معلول نامشخص است. یک ذره نور به دو نسخه از خود تقسیم می شود که هر کدام توالی های متفاوتی از علت و معلول را همزمان تجربه می کنند. محققان پشت این فکر در مورد افزودن این نوع اختلاط علت و معلولی به باتری‌های کوانتومی داشتند. این باتری ها برای ذخیره انرژی فوتون و به طور بالقوه سریعتر از باتری های معمولی شارژ می شوند.
روش محققان برای شارژ باتری های کوانتومی
محققان سه روش شارژ را مقایسه کردند – ترتیبی، همزمان و برهم نهی که ترتیب ورودی را به هم می زند. آنها محاسبه کردند که روش برهم نهی به یک شارژر مختلط اجازه می دهد انرژی را با کارایی بیشتری نسبت به یک شارژر معمولی پرقدرت تحویل دهد. برای آزمایش این ایده، آنها آزمایشی را با استفاده از نور و یک سوئیچ کوانتومی انجام دادند و فوتون هایی را نشان دادند که علت و معلولی را با هم مخلوط کرده بودند.
جدول ۳: گام‌های آینده
[wpdatatable id=22]
اگرچه محققان می گویند برای ساخت یک باتری کوانتومی واقعی به آزمایش های بیشتری نیاز است، اما مشخص نیست که چه زمانی به نتایج قطعی دست خواهد یافت. این به این دلیل است که کار تجربی کافی انجام نشده است و دانشمندان هنوز در حال بررسی نظریه‌هایی در زمینه باتری‌های کوانتومی هستند.
منابع
