باتری‌های کوانتومی غیرمتقابلی با ظرفیت و بهره‌وری بالا تولید شد

به گزارش گروه علم و آموزش آباجان به نقل از ایرنا از فیز، شرایط غیرمتقابلی (nonreciprocity) در فیزیک زمانی روی می‌دهد که پاسخ یک سامانه بسته به جهت انتشار موج‌ها یا سیگنال‌ها داخل آن متفاوت است. این نامتقارنی از یک شکست در حالت موسوم به تقارن بازگشت زمان (time-reversal) ناشی می‌شود؛ یعنی فرایندهای یک سیستم در زمان پیشروی در طول زمان در مقایسه با آن فرایندها در زمان بازگشت متفاوت خواهد بود.

حالت غیرمتقابلی به طور متداول در زمان توسعه فناوری‌های کوانتومی جدید و مثلا برای ایجاد امکان جریان سیگنال‌ها در یک مسیر خاص و سرکوب کردن نویز (صدای اضافی) به کار می‌رود. اما این حالت تا کنون به ندرت برای ذخیره‌سازی انرژی به کار رفته است.

در این حال محققان دانشگاه گدانسک در لهستان و دانشگاه کالگری در کانادا به تازگی امکان استفاده از حالت غیرمتقابلی برای بهینه‌سازی دینامیک‌های شارژ باتری‌های کوانتومی را بررسی کردند. آنها در مقاله تحقیقی خود باتری‌های کوانتومی غیرمتقابلی جدیدی را معرفی کردند که عملکرد خوبی هم از لحاظ ظرفیت ذخیره سازی انرژی و بهره‌وری دارد.

هدف اصلی این تحقیق استفاده موفقیت‌آمیز از حالت غیرمتقابلی برای بهبود کارآمدی (بهره وری) و ظرفیت باتری‌های کوانتومی بود که به طور بالقوه می تواند به نوآوری‌هایی در نحوه ذخیره‌سازی انرژی توسط فناوری‌های کوانتومی منجر شود.

باتری‌هایی که این محققان طراحی کرده‌اند از شکستن تقارن بازگشت زمان (time-reversal symmetry) برای ایجاد جریان مستقیم انرژی از یک شارژر کوانتومی به باتری استفاده و از جریان بازگشت انرژی جلوگیری می‌کند.

این محققان با انجام رشته‌ای از محاسبات عملکرد این باتری‌های کوانتومی غیرمتقابلی را ارزیابی کرده و به نتایج امیدوارکننده‌ای رسیدند. آنها در واقع مشخص کردند این باتری‌ها به ارتقای چهار برابری بهره‌وری ذخیره‌سازی انرژی در مقایسه با باتری‌های کوانتومی معمولی منجر می‌شوند.

این کار مطالعاتی جدید توسط گروه تحقیقاتی مسیرهای جالب جدیدی را برای استفاده از حالت غیرمتقابلی برای ارتقای عملکرد و قابل اعتمادی باتری‌های کوانتومی و نیز سامانه‌های کوانتومی ایجاد می‌کند.