एक बैटरी जो शास्त्रीय भौतिकी को चुनौती देती है
शास्त्रीय भौतिकी में, कई बैटरियों को एक साथ चार्ज करने के लिए या तो अधिक शक्ति या अधिक समय की आवश्यकता होती है — चार्जिंग दर, कोशिकाओं की संख्या और ऊर्जा इनपुट के बीच संबंध linear है और अपरिहार्य है। Quantum mechanics एक अलग संभावना प्रदान करता है: ऐसी प्रणालियां जहां quantum coherence और entanglement ऊर्जा को कई इकाइयों में सामूहिक रूप से संग्रहीत करने की अनुमति देती हैं ताकि पूरा भाग अपने घटकों के योग से अधिक कुशल हो। ऑस्ट्रेलियाई शोधकर्ताओं द्वारा निर्मित एक नया प्रोटोटाइप पहली बार एक वास्तविक उपकरण में इस quantum लाभ का प्रदर्शन किया है।
मेलबर्न विश्वविद्यालय, RMIT विश्वविद्यालय और CSIRO — ऑस्ट्रेलिया की राष्ट्रीय विज्ञान एजेंसी — से एकत्रित दल ने कार्बनिक semiconductor सामग्रियों का उपयोग करके एक quantum battery का निर्माण किया जो कमरे के तापमान पर quantum coherent ऊर्जा भंडारण का समर्थन करती है। परीक्षण में, उन्होंने देखा कि जैसे-जैसे सिस्टम में अधिक इकाइयां जोड़ी गईं, उपकरण की चार्जिंग दर बढ़ गई, एक घटना जिसे quantum charging advantage कहा जाता है जिसे सैद्धांतिक भौतिकविदों ने अनुमान लगाया था लेकिन कभी भी एक भौतिक प्रोटोटाइप में नहीं देखा गया।
क्वांटम चार्जिंग लाभ समझाया गया
एक पारंपरिक बैटरी में, व्यक्तिगत electrochemical कोशिकाएं स्वतंत्र रूप से चार्ज होती हैं। किसी सिस्टम में अधिक कोशिकाएं जोड़ने के लिए आनुपातिक रूप से अधिक ऊर्जा इनपुट और समय की आवश्यकता होती है, क्योंकि चार्जिंग प्रक्रिया कोशिकाओं के बीच बातचीत से लाभ नहीं उठाती है — प्रत्येक कोशिका अलगाव में अपना काम करती है। दी गई शक्ति स्तर पर कुल चार्जिंग समय कोशिकाओं की संख्या के साथ linear रूप से बढ़ता है।
एक quantum battery quantum mechanical गुणों का दोहन करता है — विशेष रूप से superposition और entanglement — कोशिकाओं को स्वतंत्र रूप से नहीं बल्कि सामूहिक रूप से चार्ज करने के लिए। जब कोशिकाएं चार्जिंग के दौरान quantum superposition में होती हैं, ऊर्जा को क्रमिक रूप से बजाय समवर्ती रूप से पूरे सिस्टम में वितरित किया जा सकता है। जैसे-जैसे सिस्टम बड़ा हो जाता है और अधिक entanglement चैनल उपलब्ध हो जाते हैं, इस सामूहिक चार्जिंग प्रक्रिया की दक्षता वास्तव में सुधारती है। परिणाम यह है कि एक बड़ी quantum battery, समान शक्ति इनपुट पर, एक छोटी बैटरी की तुलना में प्रति कोशिका तेजी से चार्ज होती है — जो शास्त्रीय भौतिकी की भविष्यवाणी के विपरीत है।
