Masanın üstünde duran bir bardak, kedi tarafından düşürüldüğünde, yani kolay sözle bardak yere düştüğünde sonuç olarak bu, onun kırılmasına neden olur. Bardak düşmediği durumdayken ise kırılmadan olağan biçiminde kalmaya devam eder. Lakin kuantum dünyasında bu kuralların geçerli olması gerekmiyor. Ve artık bilim insanları tuhaflığın bir “kuantum bataryasını” şarj etmek için nasıl kullanılabileceğini gösterdiler. Buradaki maksat, enerjiyi klasik bataryalardan daha tesirli bir halde depolamak, aktarmak ve dağıtmak. Çalışmanın muharrirlerinden Yuanbo Chen, “Akıllı telefonlar yahut sensörler üzere düşük güçlü aygıtlara yönelik mevcut bataryalar, şarj depolamak için tipik olarak lityum üzere kimyasallar kullanırken, bir kuantum batarya atom dizileri üzere mikroskobik parçacıklar kullanır” diyerek olayı özetliyor. Kimyasal piller klasik fizik kanunları tarafından yönetilirken, mikroskobik parçacıklar tabiatı gereği kuantumun bahsidir.
Kuantum paradoksunu bataryanın içine yerleştirmek
Klasik fizikte -bizim dünyada deneyimlediğimiz türde- nedensellik açıkça doğrusaldır. Daha evvelki analojiye dönecek olursak, bir bardağı düşürmek (Olay A) onun kırılmasına (Olay B) neden olur, lakin bu iki olay ortasındaki ilgiyi bilakis çeviremezsiniz. Bardak kırıldığı için düşmemiştir. Lakin kuantum dünyasında bu türlü bir sınırlama yok. Ve bu paradoksu bir kuantum bataryanın içine yerleştirmek, onları daha verimli hale getirmeye yardımcı olabilir. Yeni çalışmada, Tokyo Üniversitesi’ndeki bilim insanları, büyük ölçekli bir kuantum batarya vazifesi gören lazerler, lensler ve aynalar kullanarak bir laboratuvar deneyi gerçekleştirdi. Bu pilleri şarj etmek çoklukla birbiri arkasına çalışan birden fazla şarj basamağı gerektiriyor, lakin grup burada belirsiz nedensel sistem (ICO) ismi verilen bir kuantum tesirinden yararlandı. Temel olarak, sistemi bir kuantum süperpozisyonuna getirdiklerinde, nedensel sistem tıpkı anda her iki tarafta de var olabilir ve birden fazla şarj adımının sırayla değil birlikte çalışmasına müsaade verebilir.
Çalışmada bilim insanları ICO ile kuantum parçacıklarından oluşan bir bataryayı şarj etme biçiminizin performansını büyük ölçüde etkileyebileceğini gösteriyor. Hem sistemde depolanan enerjide hem de termal verimlilikte büyük artışlar görüldüğü belirtiliyor. Takım ayrıyeten enteresan ve aslında mantıksız bir etkileşim de keşfetti: Daha düşük güçlü bir şarj aygıtı, birebir aygıtı kullanan nispeten daha yüksek güçlü bir şarj aygıtından daha yüksek verimlilikle daha yüksek güçler sağladı.
Bunun tesirleri ne olabilir?
Araştırmacılar daha düşük güçlü bir şarj aygıtının, birebir aygıtı kullanan daha yüksek güçlü bir şarj aygıtına kıyasla daha yüksek verimlilikle daha yüksek güçler sağlama potansiyeline sahip olduğunu buldular ki bu dediğimiz üzere beklenmedik bir keşifti. Bu buluşun tesirleri taşınabilir aygıtların çok ötesine uzanıyor. ICO‘nun kuantum sistemleri içindeki ısı transferini manipüle etme yeteneği, güneş enerjisi yakalamada ihtilal yaratabilir. Güneş panelleri termal kayıplar nedeniyle randımanlarını kaybederler, fakat ICO’dan yararlanmak bu kayıpları azaltabilir ve değerli ölçüde gelişmiş güç çıkışına yol açabilir.
Tokyo grubunun yaptığı öncü çalışma, pratik güç tahlilleri için kuantum aleminin eşsiz özelliklerinden yararlanmaya yönelik hayati bir adımı temsil ediyor diyebiliriz. ICO’yu yol gösterici unsur olarak benimseyen bu geleceğin bataryaları yalnızca cihazlarımıza güç sağlamakla kalmayabilir; enerjiyi nasıl yakaladığımızı, depoladığımızı ve kullandığımızı yine yazabilir.
