إنجاز علمي.. بطاريات كمومية تشحن في دقيقة وتدوم لسنوات

في وقت ما تزال فيه البطاريات التقليدية محدودة من حيث سرعة الشحن وعمر التشغيل، تظهر أبحاث جديدة في مجال البطاريات الكمومية لتفتح الباب أمام قفزة محتملة في عالم تخزين الطاقة.

فبينما تحتاج أسرع الهواتف الذكية اليوم إلى دقائق للشحن، وتفرغ خلال يوم واحد من الاستخدام، تشير تطورات علمية حديثة إلى إمكانية الوصول إلى بطاريات تُشحن خلال دقيقة واحدة وتدوم لسنوات طويلة.

أول نموذج عملي لبطارية كمومية

دراسة نُشرت في مجلة “Light: Science and Applications” كشفت عن تطوير أول نموذج أولي عملي لبطارية كمومية، تمكن من إتمام دورة شحن وتخزين وتفريغ كاملة للطاقة، في خطوة تُعد انتقالًا من النظرية إلى التطبيق الفعلي.

تم شحن النموذج باستخدام أشعة ليزر خلال زمن بالغ الصغر يُقاس بالفيمتوثانية، أي جزء من مليون مليار جزء من الثانية، وهو زمن يكاد يكون غير قابل للإدراك.

ويرجع هذا الأداء إلى خصائص فيزيائية فريدة في الأنظمة الكمومية، حيث يمكن للجسيمات أن تتصرف بشكل جماعي يسمح بزيادة كفاءة تخزين الطاقة وسرعة شحنها مقارنة بالبطاريات التقليدية.

نتائج واعدة ولكن على نطاق ضيق جدًا

أظهرت التجربة أن البطارية احتفظت بالشحنة لفترة أطول بملايين المرات من زمن الشحن نفسه، قبل أن يتم تفريغها. ومع ذلك، فإن العملية بأكملها لم تستغرق سوى جزء ضئيل من الثانية، ما يعكس طبيعة النموذج التجريبي الصغير جدًا.

ورغم ذلك، يرى الباحثون أن هذه النتائج قد تمثل أساسًا لتطوير تقنيات قابلة للتوسع مستقبلًا.

من دقيقة شحن إلى سنوات تشغيل؟

وفق تصريحات الباحث الرئيسي في الدراسة، الدكتور جيمس كوَتش، فإن بطارية كمومية بالحجم المناسب قد تُشحن في حوالي دقيقة واحدة فقط، مع إمكانية الاحتفاظ بالطاقة لعدة سنوات.

ويشير الباحث إلى سيناريوهات مستقبلية مثيرة، مثل شحن الطائرات المسيّرة أثناء طيرانها باستخدام الليزر، أو الاستغناء عن التوقف لشحن السيارات الكهربائية في حال نضج التقنية.

الطريق ما يزال طويلًا

رغم هذا التفاؤل، يؤكد العلماء أن التقنية الحالية لا تزال في مراحلها الأولى جدًا، حيث لا تستطيع النماذج الحالية الاحتفاظ بالطاقة إلا لجزء من الثانية، وبكميات ضئيلة للغاية.

وبالتالي، من غير المتوقع أن نشهد تطبيقات تجارية لهذه التقنية في المدى القريب، خصوصًا في مجالات مثل السيارات الكهربائية أو الأجهزة الاستهلاكية.

مستقبل قد يبدأ بالحوسبة الكمومية

يعتقد الباحثون أن أول استخدام فعلي لهذه التقنية قد يكون في الحوسبة الكمومية، قبل أن تمتد لاحقًا إلى تطبيقات أوسع في تخزين الطاقة.

وفي عام 2025، شهد مجال الحوسبة الكمومية تطورًا لافتًا بعد نجاح علماء في جامعة أوكسفورد في نقل البيانات بين حواسيب كمومية عبر التشابك الكمي، ما يعكس تسارعًا ملحوظًا في هذا المجال.

رغم أن البطارية التي تدوم لسنوات بشحن دقيقة ما تزال فكرة بعيدة عن الواقع التجاري، إلا أن هذه الأبحاث تشير إلى أن مستقبل الطاقة قد يشهد تحولات جذرية غير مسبوقة خلال العقود القادمة.

المصدر: العربية – تكنولوجيا