في 20 يوليو ، انضم الدكتور جيمس كواتش ، خبير فيزياء الكم ، إلى جامعة أديلايد في أستراليا كباحث زائر لتعزيز التطبيق العملي للبطاريات الكمومية.

تخرج الدكتور كوارك من جامعة ملبورن وعمل كباحث في جامعة طوكيو وجامعة ملبورن على التوالي. البطارية الكمومية هي من الناحية النظرية بطارية فائقة القدرة على الشحن الفوري. تم اقتراح هذا المفهوم لأول مرة في عام 2013.

أظهرت الدراسات أنه في عملية الشحن ، بالمقارنة مع الكم غير المتشابك ، يسافر الكم المتشابك مسافة أقصر بين حالة الطاقة المنخفضة وحالة الطاقة العالية. كلما زاد عدد الكيوبتات ، كان التشابك أقوى ، وستكون عملية الشحن أسرع بسبب “التسارع الكمي” الذي يحدث. بافتراض أن 1 كيوبت يستغرق ساعة واحدة لشحنه ، فإن 1 كيوبتات تحتاج فقط إلى 6 دقائق.

قال الدكتور كوارك: “إذا كان هناك 10,000 كيوبت ، فيمكن شحنها بالكامل في أقل من ثانية”.

تدرس فيزياء الكم قوانين الحركة على المستوى الذري والجزيئي ، لذا لا تستطيع الفيزياء العادية تفسير قوانين حركة الجسيمات على المستوى الكمي. تعتمد البطارية الكمومية ، التي تبدو “غير طبيعية” ، على “التشابك” الخاص للكم الذي يتعين تحقيقه.

يشير التشابك الكمي إلى حقيقة أنه بعد استخدام عدة جسيمات لبعضها البعض ، نظرًا لأن خصائص كل جسيم قد تم دمجها في الطبيعة الكلية ، فمن المستحيل وصف طبيعة كل جسيم على حدة ، فقط طبيعة النظام العام.

“بسبب التشابك (الكمي) يمكن تسريع عملية شحن البطارية.” قال الدكتور كوارك.

ومع ذلك ، لا تزال هناك مشكلتان معروفتان لم يتم حلهما في التطبيق العملي للبطاريات الكمية: فك الترابط الكمي وتخزين الطاقة المنخفضة.

التشابك الكمي له متطلبات عالية للغاية على البيئة ، أي درجة حرارة منخفضة وأنظمة منعزلة. النظام الكمي النموذجي ليس نظامًا معزولًا ، ومن المستحيل الحفاظ على حالة كمومية لمثل هذا الوقت الطويل. طالما أن هذه الظروف تتغير ، فسيتم استخدام البيئة الكمية والبيئة الخارجية وسيتم تخفيف التماسك الكمي ، أي تأثير “فك الترابط” ، وسيختفي التشابك الكمي.

فيما يتعلق بتخزين طاقة البطاريات الكمومية ، قال الفيزيائي الإيطالي جون جولد في عام 2015: “إن تخزين الطاقة في الأنظمة الكمية أصغر بعدة مرات من الأجهزة الكهربائية اليومية. لقد أثبتنا للتو نظريًا أنه يقوم بإدخال نظام. عندما يتعلق الأمر بالطاقة ، يمكن لفيزياء الكم أن تحقق التسارع “.

حتى إذا كانت لا تزال هناك مشاكل يجب حلها ، فإن الدكتور كوارك لا يزال واثقًا من التطبيق العملي للبطاريات الكمومية. قال: “يجب أن يفكر معظم الفيزيائيين مثلي ، معتقدين أن البطاريات الكمومية هي تقنية تطبيقية يمكننا” الحصول عليها بقفزة واحدة “.

الهدف الأول للدكتور كوارك هو توسيع نظرية البطاريات الكمومية ، وبناء بيئة مواتية للتشابك الكمي في المختبر ، وإنشاء أول بطارية كمومية.

بمجرد أن يتم الترويج لها بنجاح في الاستخدام العملي ، ستحل البطاريات الكمية محل البطاريات التقليدية المستخدمة في الأجهزة الإلكترونية الصغيرة مثل الهواتف المحمولة. إذا كان بالإمكان إنتاج بطارية كمية ذات سعة كبيرة كافية ، فيمكنها أن تخدم معدات كبيرة الحجم تعمل بالطاقة المتجددة مثل مركبات الطاقة الجديدة.