دانشمندان دانشگاه آلبرتا و تورنتو طرح کلی برای ساخت یک باتری کوانتومی داده‌اند که می‌تواند تا ابد شارژش را نگه دارد. البته مشخص است که این باتری هنوز وجود خارجی ندارد و همان طور که گفته شد، فعلاً طرح اصلی این پروژه ریخته شده است. با این حال اگر دانشمندان موفق به انجام این کار شوند، ساخت باتری در سال‌های پیش روی قرن 21 به‌کلی متحول خواهد شد.
باتری‌هایی که ما امروزه استفاده می‌کنیم و در بیشتر موارد همان باتری‌های لیتیومی گوشی‌های هوشمند ما هستند، بر اساس اصول کلاسیک الکتروشیمی کار می‌کنند. زمانی که یک باتری را شارژ می‌کنیم، باید انتظار کاهش تدریجی بار ذخیره شده در آن را داشته باشیم، حتی اگر از آن استفاده نکنیم!
ولی وقتی نام مکانیک کوانتوم به میان می‌آید، می‌توان انتظار داشت که قواعد و قوانین بازی متفاوت خواهند شد. باتری‌های آینده که بر اساس اصول مکانیک کوانتوم عمل کنند هم مطابق انتظار، رفتاری متفاوت از آن چه از باتری‌های معمولی سراغ داریم، از خود بروز می‌دهند که در این جا شارژ نشتی صفر (صفر حقیقی) آن است. ولی چطور چنینی چیزی ممکن می‌شود؟ پاسخ این سؤال به حالت تاریک (Dark State) باز می‌گردد.
چند ماه پیش مقاله‌ای در ژورنال Journa of Physical Chemistry C منتشر شد که در مورد اصول مکانیک کوانتوم و کارکردهای آن توضیحاتی ارائه کرد و اطلاعات لازم برای پیاده سازی طرح یک باتری کوانتومی را به دست داد. باتری نسل کوانتومی قرار است با مهار کردن نیروی «انرژی اکسیتونی» کار کند. در یک حالت خاص، الکترون به‌اندازه کافی انرژی دریافت می‌کند و وارد حالتی می‌شود که دیگر نه انرژی بیشتری دریافت خواهد کرد و انرژی به محیط تحویل خواهد داد. این همان حالتی است که به آن حالت تاریک می‌گوییم.
تحقیقات در مورد حالت تاریک نشان می‌دهد که الکترون‌ها در این حالت می‌توانند بدون از دست دادن انرژی مدت بسیار زیادی در یک محیط مشخص بمانند. همه این موارد به لطف ساخته شدن باتری در حالت تاریک میسر است. یعنی به‌طور خلاصه باتری که در این حالت قرار می‌گیرد نه از محیط انرژی دریافت می‌کند و به آن انرژی می‌دهد.
به این طریق حداقل از نظر تئوری می‌توان به باتری دست پیدا کرد که در حالت عادی حتی ذره‌ای از انرژی ذخیره شده‌اش را از دست نمی‌دهد و برای حفظ انرژی در طولانی مدت ایده آل است. در عین حال، استفاده از انرژی این باتری نیازمند وارد کردن الکترون‌ها به حالتی دیگر به غیر از حالت تاریک است که این کار را هم می‌توان با روش‌های خاصی و به‌صورت کنترل شده انجام داد. با پیدا کردن روش‌های عملی برای کنترل فرآیند وارد شدن و خارج شدن از حالت تاریک، می‌توان در نهایت به باتری‌های کوانتومی دست پیدا کرد.
منبع: sciencealert
