Mehr Energie, schneller laden und liefern – das ist die größte Herausforderung im Kontext der Elektromobilität. Nun hat ein Team der Cheng-Kung-Nationaluniversität aus Taiwan eine ebensolche Möglichkeit entdeckt. Die soll herkömmliche elektrochemische Zellen unter allen Aspekten in den Schatten stellen.
Quantenprinzip: Wellenüberlagerung verstärkt einander
Dazu bedienen sie sich der Grundlagen der Quantenphysik. Die basiert auf dem Prinzip, dass alle Bits der Materie eine wellenartige Identität haben, die sich durch Raum und Zeit ausbreitet.
Ebendiese Wellen stellen die Eigenschaften eines jeden Objekts als ein Spektrum von Möglichkeiten dar, das als seine Superposition bezeichnet wird. Das Besondere daran ist, dass sich die Wellen gegenseitig überlagern und auf diese Weise verstärken können.
Die Nutzung dieses Quantenphänomens zur Übertragung und Speicherung von Energie scheint daher auf den ersten Blick plausibel. Es bedürfte lediglich einer Vielzahl sich überlagernder Wellen, um den Verstärkungseffekt zu erzielen. Oder anders ausgedrückt: je größer der Akku, desto schneller die Ladung.
Ebendiesen Effekt hat soeben ein Team aus Physiker:innen experimentell nachgewiesen, nachdem schon im Jahr 2022 einem südkoreanischen Team ein Proof-of-Concept gelungen war. Anstelle einer Batterie verwendete das taiwanische Team ein Ion, ein Qubit, im Zustand der Superposition. Dieses Qubit schickten sie durch Hohlräume, die dabei wie ein Ladegerät wirken sollten. Deren Funktion bestand ausschließlich darin, bestimmte Wellenlängen zu reflektieren, um sie so zum Qubit zurückzuleiten und es auf diese Weise weiter aufzuladen.
Quantenbatterie noch in weiter Ferne
Im Rahmen mehrerer Versuche auf der IBM Quantum Platform fanden die Forscher:innen heraus, dass es besonders effektiv ist, das Qubit nicht durch mehrere, sondern lediglich durch einen Hohlraum zu schicken. Dabei fanden sie einen Effekt, den sie als „perfektes Aufladephänomen“ bezeichnen und der bedeutet, dass die gesamte Energie vollständig umgewandelt und gespeichert werden konnte.
Bis aus dem Konzept tatsächlich ein Produkt entstehen kann, sind viele weitere Experimente erforderlich. Vorerst bedeutet die Erkenntnis der Forscher:innen, die sie im Physical Review Research veröffentlicht haben, lediglich, dass die Nutzung der Quantentechnologie für das blitzschnelle Aufladen von Akkus dereinst möglich werden kann.