نجح علماء بقيادة جيم كواتش، باحث في علوم الكم في منظمة البحوث العلمية والصناعية للكومنولث الأسترالي (CSIRO)، في بناء نموذج أولي لبطارية كمومية يمكن شحنها على مقياس الفمتوثانية. الفمتوثانية تساوي واحداً من كوادريليون من الثواني، وهذا الإنجاز قد يكون خطوة مهمة لتطوير تكنولوجيا البطاريات الكمومية.
وبحسب تقرير إيتنا نقلاً عن TechSpot، تستخدم هذه البطارية ظاهرة تُسمى الامتصاص الفائق أو Superabsorption. في هذه الظاهرة، كلما زاد عدد الجزيئات المشاركة، يصبح النظام قادراً على امتصاص الطاقة بسرعة أكبر. هذا السلوك يختلف تماماً عن البطاريات العادية التي عادةً ما تتطلب وقتاً أطول للشحن مع زيادة الحجم.
يتركب النموذج المصنوع من فجوة بصرية دقيقة تحتوي مرآتين تفصل بينهما مسافة نحو ١٠٠ نانومتر. الفراغ بين هاتين المرآتين مملوء بجزيئات لصبغة عضوية. إشعاع الليزر يسبب تفاعلًا قويًا بين الضوء والجزيئات وتتكون حالات مركبة من الضوء والمادة. نتيجة لذلك، تمتص الجزيئات الطاقة بشكل جماعي.
تُشحن البطارية الكمومية المختبرة في زمن فمتوثاني ويمكنها الاحتفاظ بالطاقة لبضع نانوانت؛ أي زمن حفظ الطاقة أطول بحوالي ست مراتب من زمن الشحن. أظهر الفريق البحثي سابقاً في عام ٢٠٢٢ ظاهرة الامتصاص الفائق وفي التجربة الجديدة تمكن من إثبات إمكانية استخراج تيار كهربائي من هذا النظام أيضاً.
مع ذلك، هذه التكنولوجيا ليست جاهزة بعد لاستبدال بطارية الهاتف أو الكمبيوتر المحمول أو السيارات الكهربائية. النموذج الحالي يخزن كمية ضئيلة جداً من الطاقة، بمقدار عدة مليارات إلكترون فولت، وفترة الاحتفاظ بها قصيرة للغاية. لذا فإن زيادة السعة وطول عمر التخزين للطاقة من أهم التحديات المستقبلية.
يسعى الباحثون لحل هذه المشكلة عبر تصميم هجين يكون الجزء الكمومي فيه مسؤولاً عن الشحن السريع وطبقات كلاسيكية لتوفير تخزين أطول. كما أن ربط عدة بطاريات ميكروسكوبية معاً قد يتيح في المستقبل تزويد الأجهزة الاعتيادية بالطاقة.
من مزايا هذه الطريقة العمل عند درجة حرارة الغرفة. بعض التصاميم الأخرى للبطاريات الكمومية تتطلب مواد فائقة التوصيل ودرجات حرارة منخفضة جداً، وهو ما لا يناسب الاستخدام في منتجات مثل الهواتف الذكية.
حالياً، التطبيق الأكثر احتمالاً للبطاريات الكمومية هو في الأجهزة الكمومية؛ حيث تكون السرعة والتحكم في نقل الطاقة أكثر أهمية من سعة التخزين.