חוקרים מאוסטרליה הציגו הוכחת היתכנות לסוללה קוונטית הפועלת בטמפרטורת החדר. הטכנולוגיה עדיין רחוקה ממסחור, אך הניסוי החדש מחזק את ההערכה שבעתיד אפשר יהיה לפתח מערכות אגירת אנרגיה שייטענו מהר בהרבה מהסוללות המקובלות כיום.
סוללה קוונטית, מושג שנשמע עד לא מזמן כמו רעיון תאורטי מעולם הפיזיקה, עשתה כעת צעד נוסף לעבר העולם המעשי. צוות חוקרים מ־CSIRO , סוכנות המדע הלאומית של אוסטרליה, יחד עם חוקרים מ־RMIT ומאוניברסיטת מלבורן, הציג אב־טיפוס של סוללה קוונטית שהצליח לבצע שלושה שלבים חיוניים: טעינה, אגירה ופריקה של אנרגיה. זה עדיין אינו מוצר מסחרי, וגם לא סוללה שאפשר לשלב כבר היום בטלפון נייד או ברכב חשמלי, אך מדובר בהדגמה חשובה לכך שהרעיון הבסיסי ניתן ליישום מעשי.
בניגוד לסוללות רגילות, הפועלות באמצעות תגובות כימיות, סוללה קוונטית מבוססת על עקרונות של מכניקת הקוונטים, ובראשם סופרפוזיציה ואינטראקציות בין אור לאלקטרונים. הרעיון הוא לנצל תופעות קוונטיות כדי לטעון מערכת במהירות גבוהה יותר, ואולי גם להשיג בעתיד קיבולת או הספק טובים יותר מן האפשרי בטכנולוגיות הקיימות. במשך שנים רבות נותר התחום בעיקר ברמה התאורטית, עם חישובים ומודלים שהציעו יתרונות אפשריים, אך בלי מערכת פיזית משכנעת שממחישה כיצד אפשר באמת לבנות סוללה קוונטית.
כאן נכנס המחקר החדש. החוקרים פיתחו התקן אורגני זעיר, בנוי שכבות, שניתן לטעון אותו באופן אלחוטי באמצעות לייזר. אב־הטיפוס פעל בטמפרטורת החדר, נקודה חשובה במיוחד משום שטכנולוגיות קוונטיות רבות דורשות תנאי מעבדה קיצוניים כדי לפעול. לדברי החוקרים, עצם העובדה שהמערכת הצליחה לקבל אנרגיה, לשמור אותה ואז לשחרר אותה, היא ההתקדמות הקרובה ביותר עד כה לסוללה קוונטית מתפקדת.
הסוללה שנטענת מהר דווקא כשהמערכת גדלה
אחד הממצאים הבולטים במחקר הוא תוצאה שנשמעת כמעט מנוגדת לאינטואיציה המקובלת מן העולם של סוללות רגילות: הסוללה הקוונטית נטענה מהר יותר ככל שהמערכת גדלה. לפי דניאל טיבן, דוקטורנט ב־RMIT ואחד ממחברי המאמר, זו תכונה שאינה מאפיינת את הסוללות של ימינו. אם התוצאה הזו תאומת ותפותח בהמשך, היא עשויה לרמוז על יתרון מעשי חשוב של סוללה קוונטית, במיוחד ביישומים שבהם דרושה טעינה מהירה מאוד.
החוקרים נזהרים, ובצדק, שלא להבטיח מהפכה מיידית. אב־הטיפוס הוא עדיין הוכחת היתכנות, לא מוצר בשל. הדרך בין התקן מעבדתי קטן לבין מערכת אנרגיה שימושית בקנה מידה גדול עוד ארוכה. בין האתגרים המרכזיים שנותרו נמצאת היכולת לשמור את האנרגיה למשך זמן ארוך יותר. במילים אחרות, לא די בכך שסוללה קוונטית תיטען במהירות; היא גם צריכה להחזיק את המטען ביציבות ולשחרר אותו באופן מבוקר, אמין וכלכלי.
ובכל זאת, החשיבות של המחקר ברורה. אם הטכנולוגיה תבשיל, היא עשויה לשנות את הדרך שבה אנו חושבים על אגירת אנרגיה. ראש צוות המחקר ב־CSIRO , ד"ר ג'יימס קוואץ', תיאר עתיד שבו רכב חשמלי יוכל להיטען מהר יותר ממילוי דלק ברכב בנזין, או שבו מכשירים ייטענו אלחוטית ממרחקים גדולים יותר. זהו עדיין חזון, לא תחזית קרובה, אך המחקר החדש מספק לו בסיס ניסויי ממשי יותר מאשר בעבר.
פריצת הדרך הזו גם ממחישה עד כמה תחום הסוללה הקוונטית הוא רב־תחומי. הוא מחבר בין פיזיקה קוונטית, מדע חומרים, אופטיקה, כימיה והנדסת אנרגיה. כדי שטכנולוגיה כזו תגיע לשימוש רחב, יהיה צורך לא רק בהבנה טובה יותר של התופעות הקוונטיות, אלא גם בפיתוח חומרים יציבים, שיטות ייצור ותכן הנדסי שיאפשרו להפעיל את ההתקנים הללו מחוץ למעבדה.
המחקר פורסם בכתב העת Light: Science & Applications תחת הכותרת Superextensive electrical power from a quantum battery. . עצם הפרסום אינו מבטיח הצלחה מסחרית, אך הוא מסמן שהתחום מתקדם מהבטחות תאורטיות להדגמות פיזיות. במובן הזה, הסוללה הקוונטית עדיין אינה כאן, אבל היא כבר אינה רק רעיון מופשט. היא מתחילה לקבל צורה של טכנולוגיה שניתן לבנות, לבדוק ולשפר.
למאמר המדעי DOI: 10.1038/s41377-026-02240-6
עוד בנושא באתר הידען:
