Akıllı telefonunuzu meskenden çıkmadan çabucak evvel şarja takıp yalnızca 20 saniye içinde tam dolu bir bataryayla kapıdan çıktığınızı hayal edin… Bilim kurgu sinemalarından fırlamış üzere duran bu senaryo, kuantum fiziğinin sunduğu imkanlarla gerçeğe dönüşme yolunda ilerliyor.
Teorik fizikçilerin yıllardır üzerinde baş yorduğu “kuantum bataryalar”, birinci prototiplerin üretilmesiyle laboratuvar ortamında rüştünü ispatladı. Avustralya’nın ulusal bilim ajansı CSIRO’dan Dr. James Quach liderliğindeki takım, enerjiyi inanılmaz bir süratle depolayabilen bu teknolojinin yalnızca bir teoriden ibaret olmadığını kanıtlıyor.
Günlük hayatta alışık olduğumuz fizik kurallarına nazaran, bir batarya ne kadar büyükse şarj olması da o kadar uzun sürer. Bir banyoyu doldurmakla bir yüzme havuzunu doldurmak ortasındaki fark neyse, bir araba ile dev bir otobüsün bataryasını doldurmak ortasındaki fark da odur. Lakin kuantum dünyasına girdiğimizde bu mantık kuralları adeta tatile çıkıyor. Kuantum bataryalarda ünite sayısı arttıkça, bu üniteler birbirleriyle kolektif bir etkileşime giriyor. Bu durum, batarya büyüdükçe şarj suratının da katlanarak artması üzere büyüleyici bir sonuç doğuruyor. Yani dört kat daha büyük bir kuantum batarya, dört kat yavaş değil, tam tersine yarı müddette şarj olma talihine sahip.
Lazerle gelen enerji ve verimlilik sınavı
Dr. Quach ve ekibi, 2022 yılındaki birinci çalışmalarda bataryayı lazer ışınlarıyla şarj etmeyi başarmıştı. Lakin o periyottaki prototip, enerjiyi elektrik olarak vermek yerine radyasyon halinde dışarı salıyor ve şarjı tutamıyordu. Takımın yeni duyurduğu gelişme ise bu pürüzü aşıyor. Artık aygıt, enerjiyi elektrik formunda hür bırakıyor ve bu enerjiyi muhtaçlık duyulana kadar bünyesinde koruma ediyor. Lazerle şarj etme sürecindeki en büyük zorluk ise çok ısınma sorunu. Araştırmacılar bu sorunu, lazeri saniyenin katrilyonda biri kadar kısa müddetlerle ateşleyip soğuması için nanosaniyelik ortalar vererek çözdü.
Şu an için en büyük mani, lazerden gelen gücün yalnızca yüzde 3’ünün bataryaya aktarılabiliyor olması. Bu düşük verimlilik, küçük ölçekli testlerde sorun yaratmasa da bir elektrikli aracı bu sistemle şarj etmeyi epeyce maliyetli hale getiriyor. Tekrar de Quach, fotonların yanlışsız yönetilmesi durumunda verimliliğin yüzde 100’e yaklaşabileceği konusunda optimist.
Bir öteki dikkat alımlı ayrıntı ise, birden fazla kuantum sürecinin tersine bu bataryaların oda sıcaklığında çalışabiliyor olması. Bu sayede telefonunuzu kullanmak için yanınızda sıvı azot taşımanıza gerek kalmıyor; oda sıcaklığı bataryanın şarj süratiyle boşalmasını da engelliyor.
Araştırmanın detayları bilim dergisi Nature’da yayımlanırken, takım artık bu teknolojiyi laboratuvardan çıkarıp günlük aygıtlara entegre etmenin yollarını arıyor. Şayet verimlilik ve ölçeklenebilirlik problemleri çözülürse, gelecekte “şarjım bitti” cümlesi yalnızca saniyeler süren bir duraksamaya dönüşebilir.
