Vědci poprvé sestrojili kvantovou baterii, která se nabije milionkrát rychleji, než se vybije

Jak by mohlo vypadat skutečně rychlé nabíjení? Vědci nyní posunuli tuto představu na zcela novou úroveň: vytvořili experimentální kvantovou baterii, která se nabije milionkrát rychleji, než se vybije. A to navíc bezdrátově – pomocí laseru. Tento průlom představuje první skutečný důkaz, že koncept kvantových baterií, dosud spíše teoretický, může fungovat i v praxi.

Od teorie k prvnímu prototypu

Na vývoji kvantové baterie se podílel mezinárodní tým vědců z Austrálie, včetně odborníků z Australské kosmické agentury, organizace CSIRO, RMIT University a University of Melbourne. Společně vytvořili vůbec první funkční prototyp kvantové baterie, který dokáže projít celým cyklem – tedy nabít se, uchovat energii a následně ji uvolnit.

Nabíjení probíhá pomocí laseru a trvá pouhé femtosekundy (tedy biliardtinu sekundy). Energie se však v baterii udrží jen po dobu nanosekund – což je sice stále extrémně krátká doba, ale přesto milionkrát delší než samotné nabíjení. Pro lepší představu: je to, jako by se mobil nabíjel půl hodiny a vydržel fungovat více než sto let. Nebo jako baterie, která vydrží 11 dní, ale dobije se za jedinou sekundu.

Navzdory působivým číslům má současný prototyp zásadní omezení: jeho kapacita je extrémně malá. Uchovává energii o velikosti několika miliard elektronvoltů, což zní impozantně, ale ve skutečnosti jde o zanedbatelné množství. Baterie zatím nedokáže napájet žádné praktické zařízení. Přesto jde o zásadní důkaz, že princip funguje, a otevírá cestu k dalšímu vývoji.

Významné je také to, že systém pracuje při pokojové teplotě – na rozdíl od mnoha jiných kvantových technologií, které ke svému fungování potřebují extrémní chlazení na teploty blízké absolutní nule.

Jak fungují kvantové baterie

Na rozdíl od běžných baterií, které ukládají energii pomocí chemických reakcí, kvantové baterie využívají principy kvantové mechaniky – například superpozici nebo kvantové provázání.

Klíčovým mechanismem je tzv. „superabsorpce“. Při ní systém absorbuje energii (například světlo z laseru) v jediném kolektivním procesu, což dramaticky zrychluje nabíjení. Zjednodušeně řečeno: místo postupného „plnění“ energie dochází k jakémusi hromadnému nasycení systému, které je mnohem efektivnější.

Jednou z nejzajímavějších vlastností kvantových baterií je jejich chování v závislosti na velikosti. U běžných baterií platí, že čím větší zařízení, tím déle se nabíjí. Kvantové baterie se ale chovají přesně opačně. Díky tzv. kolektivním efektům se větší kvantové systémy nabíjejí rychleji než ty menší. Více „kvantových článků“ znamená vyšší efektivitu nabíjení – což je vlastnost, která by mohla zásadně změnit budoucí energetické technologie.

Dlouhá cesta před námi

Potenciální aplikace kvantových baterií jsou mimořádně široké. V blízké budoucnosti by mohly najít využití především v oblasti kvantových počítačů, kde by poskytovaly rychlé a efektivní ukládání energie.

Do budoucna si vědci představují i radikálnější scénáře:

• drony dobíjené laserem přímo za letu
• elektromobily, které by se nabíjely rychleji než dnes trvá tankování
• mobilní zařízení s téměř okamžitým nabíjením

Přes veškerý optimismus je současná technologie stále velmi vzdálená praktickému využití. Největší výzvou je prodloužit dobu, po kterou baterie dokáže energii uchovat. Právě krátká „životnost“ uložené energie je dnes hlavní překážkou praktického využití.

Vědci však zdůrazňují, že jde o zásadní krok vpřed. Poprvé se podařilo experimentálně potvrdit, že kvantová baterie může fungovat jako plnohodnotný energetický systém, respektive, že dokáže projít kompletním cyklem. Pokud se podaří překonat současná omezení, mohly by kvantové baterie jednou zásadně proměnit způsob, jakým ukládáme a využíváme energii – a otevřít dveře k technologiím, které dnes patří spíše do světa sci-fi než reality.