वैज्ञानिकों ने क्वांटम यांत्रिकी पर आधारित विश्व का प्रथम कार्यात्मक बैटरी प्रोटोटाइप विकसित किया

ऑस्ट्रेलियाई वैज्ञानिकों की एक टीम ने क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांतों का उपयोग करते हुए विश्व के पहले प्रमाण-अवधारणा कार्यात्मक क्वांटम बैटरी प्रोटोटाइप का निर्माण किया है, जो ऊर्जा भंडारण के क्षेत्र में एक मौलिक बदलाव का संकेत देता है। यह विकास राष्ट्र की प्रमुख वैज्ञानिक एजेंसी, राष्ट्रमंडल वैज्ञानिक और औद्योगिक अनुसंधान संगठन (CSIRO), आरएमआईटी विश्वविद्यालय और मेलबर्न विश्वविद्यालय के सहयोग से संभव हुआ है। यह प्रोटोटाइप रासायनिक प्रतिक्रियाओं पर निर्भर पारंपरिक बैटरियों से भिन्न है, क्योंकि यह क्वांटम सुपरपोजिशन और एंटेंगलमेंट जैसे क्वांटम यांत्रिकी के विशिष्ट गुणों का लाभ उठाता है। इस उपलब्धि का विवरण प्रतिष्ठित पत्रिका लाइट: साइंस एंड एप्लीकेशन्स में प्रकाशित किया गया है।

इस नवीन उपकरण की कार्यप्रणाली में विशेष बहु-स्तरीय कार्बनिक माइक्रोकेविटी संरचनाओं का उपयोग किया गया है जो प्रकाश को कुशलतापूर्वक पकड़ती हैं। इसके बाद, एक लक्षित लेजर के माध्यम से इस संग्रहीत प्रकाश ऊर्जा को विद्युत धारा में परिवर्तित करके उपकरण को वायरलेस तरीके से चार्ज किया जाता है। प्रमुख शोधकर्ता, डॉ. जेम्स क्वाच, जो CSIRO में क्वांटम विज्ञान और प्रौद्योगिकी के नेता हैं, ने इस खोज के सबसे महत्वपूर्ण पहलू पर प्रकाश डाला: जैसे-जैसे उपकरण का आकार बढ़ता है, चार्जिंग की गति तेज होती जाती है, जो पारंपरिक बैटरी स्केलिंग के विपरीत है। डॉ. क्वाच ने स्पष्ट किया कि यह एक मौलिक क्वांटम प्रभाव है, जहाँ बड़े आकार से अक्सर चार्जिंग दक्षता कम हो जाती है। यह त्वरण बड़े पैमाने पर समानांतर अवशोषण के कारण होता है, जहाँ एन भंडारण इकाइयों में से प्रत्येक को व्यक्तिगत रूप से चार्ज करने में लगने वाले समय की तुलना में सामूहिक प्रभाव के कारण सामूहिक रूप से चार्ज करने में केवल 1/√एन सेकंड लगते हैं।

प्रोटोटाइप ने कमरे के तापमान पर संचालन का प्रदर्शन किया, जो एक महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग उपलब्धि है, और यह भी दिखाया कि यह चार्ज होने में लगने वाले समय से छह क्रम-परिमाण अधिक समय तक ऊर्जा संग्रहीत रख सकता है। हालांकि, अनुसंधान टीम ने स्वीकार किया कि वर्तमान में यह तकनीक सूक्ष्म ऊर्जा क्षमता और पर्यावरणीय कारकों द्वारा क्वांटम अवस्थाओं के बाधित होने के कारण संक्षिप्त चार्ज प्रतिधारण समय से सीमित है। डॉ. क्वाच ने भविष्य में इलेक्ट्रिक वाहनों को पेट्रोल कारों की तुलना में बहुत तेजी से चार्ज करने या उपकरणों को लगभग तात्कालिक रूप से चार्ज करने की महत्वाकांक्षा व्यक्त की। इस दिशा में अगला महत्वपूर्ण कदम वाणिज्यिक व्यवहार्यता प्राप्त करने के लिए ऊर्जा प्रतिधारण समय को बढ़ाना है।

क्वांटम बैटरी का सिद्धांत, जिसे लगभग दस साल पहले रॉबर्ट एलिकी और मार्क फैननेस द्वारा औपचारिक रूप से प्रस्तावित किया गया था, सुपरपोजिशन और एंटेंगलमेंट का उपयोग करके शास्त्रीय बाधाओं से परे ऊर्जा भंडारण व्यवस्था प्राप्त करता है। डॉ. क्वाच ने पहले भी क्वांटम कंप्यूटरों को शक्ति देने के लिए क्वांटम बैटरियों के सैद्धांतिक अनुप्रयोगों पर काम किया है, जिससे क्वांटम बिट्स (क्यू बिट्स) की संख्या चार गुना बढ़ सकती है। वर्तमान प्रोटोटाइप में ऊर्जा को प्रकाश के फोटॉनों के रूप में संग्रहीत किया जाता है, और इसे प्रयोग करने योग्य बिजली में परिवर्तित करने के लिए एक प्रवाहकीय परत को शामिल करने की आवश्यकता होगी। शोधकर्ताओं ने स्पष्ट किया कि पूरी तरह कार्यात्मक क्वांटम बैटरियां अभी तक बाजार में उपलब्ध नहीं हैं, और वाणिज्यिक अनुप्रयोगों के लिए बड़े पैमाने पर सूक्ष्म फोटोनिक कैविटी के निर्माण और क्वांटम ऊर्जा को मानक बिजली में बदलने के लिए कन्वर्टर्स जैसी महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग बाधाओं को दूर करने की आवश्यकता है। फिर भी, यह प्रमाण-अवधारणा डिवाइस कमरे के तापमान पर तेजी से, स्केलेबल चार्जिंग और ऊर्जा भंडारण का प्रदर्शन करता है, जो अगली पीढ़ी के ऊर्जा समाधानों की नींव रखता है। इस क्षेत्र में चल रहे अनुसंधान से खनन क्षेत्र जैसे उद्योगों के लिए भी महत्वपूर्ण निहितार्थ हो सकते हैं, क्योंकि क्वांटम बैटरी प्रौद्योगिकी के विकास से लिथियम और कोबाल्ट जैसे महत्वपूर्ण खनिजों की भविष्य की मांग में बदलाव आने की उम्मीद है।