कारण-कारण वास्तविकता के हमारे अनुभव की कुंजी है: उदाहरण के लिए, एक कांच को तोड़ने से वह टूट जाता है, इसलिए टूटने से पहले वह नहीं टूट सकता था। लेकिन क्वांटम दुनिया में, ये नियम आवश्यक रूप से लागू नहीं होते हैं, और वैज्ञानिकों ने अब प्रदर्शित किया है कि क्वांटम बैटरी को चार्ज करने के लिए इस अजीबता का फायदा कैसे उठाया जाए।
एक अर्थ में, क्वांटम बैटरियां एक विरोधाभास से संचालित होती हैं। कागज पर, वे परमाणुओं और अणुओं की क्वांटम अवस्थाओं में ऊर्जा संग्रहीत करके काम करते हैं - और निश्चित रूप से, जैसे ही "क्वांटम" शब्द का उल्लेख किया जाता है, आप जानते हैं कि कुछ अजीब होने वाला है। इस मामले में, एक नए अध्ययन से पता चलता है कि क्वांटम बैटरियां कारण और प्रभाव के बारे में हम जो जानते हैं उसका उल्लंघन करके काम कर सकती हैं।
अध्ययन के लेखक चेन युआनबो ने कहा: "स्मार्टफोन या सेंसर जैसे कम-शक्ति वाले उपकरणों में उपयोग की जाने वाली वर्तमान बैटरियां आमतौर पर चार्ज को स्टोर करने के लिए लिथियम जैसे रसायनों का उपयोग करती हैं, जबकि क्वांटम बैटरी परमाणुओं के सरणी जैसे सूक्ष्म कणों का उपयोग करती हैं। रासायनिक बैटरियां शास्त्रीय भौतिकी के नियमों द्वारा शासित होती हैं, जबकि सूक्ष्म कण प्रकृति में क्वांटम होते हैं, इसलिए हमारे पास छोटे पैमाने पर क्या होता है इसकी हमारी सहज अवधारणाओं को मोड़ने या यहां तक कि तोड़ने के लिए उनका उपयोग करने के तरीकों का पता लगाने का अवसर है। मुझे विशेष रूप से इस बात में दिलचस्पी है कि क्वांटम कण इनमें से किसी एक का उल्लंघन कैसे करते हैं हमारा सबसे मौलिक अनुभव: समय।"
शास्त्रीय भौतिकी में, बड़े पैमाने की दुनिया में हम जिस तरह की भौतिकी का अनुभव करते हैं, उसके कारण और प्रभाव स्पष्ट रूप से रैखिक होते हैं। पिछले सादृश्य पर वापस जाएं, तो एक गिलास गिराने (घटना ए) के कारण गिलास टूट जाता है (घटना बी), लेकिन आप दोनों घटनाओं के बीच के संबंध को उलट नहीं सकते। शीशा गिरा नहीं बल्कि टूटा हुआ था. लेकिन क्वांटम भौतिकी के भूतिया क्षेत्र में, यह सीमा लागू नहीं होती है। इस विरोधाभास को क्वांटम बैटरियों में शामिल करने से उनकी दक्षता बढ़ाने में मदद मिल सकती है।
नए अध्ययन में, टोक्यो विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने एक बड़ी क्वांटम बैटरी के रूप में लेजर, लेंस और दर्पण का उपयोग करके एक प्रयोगशाला प्रयोग किया। इन बैटरियों को चार्ज करने के लिए आमतौर पर कई चार्जिंग चरणों की आवश्यकता होती है, जो एक के बाद एक काम करते हैं, लेकिन यहां, अनुसंधान टीम ने अनिश्चित कारण क्रम (आईसीओ) नामक क्वांटम प्रभाव का लाभ उठाया। मूल रूप से, एक बार जब वे सिस्टम को क्वांटम सुपरपोजिशन में ले आए, तो कारण क्रम एक ही समय में दोनों दिशाओं में मौजूद हो सकता है, जिससे कई चार्जिंग चरणों को क्रमिक रूप से बजाय एक साथ काम करने की अनुमति मिलती है।
चेन ने कहा, "आईसीओ के साथ, हमने प्रदर्शित किया कि क्वांटम कणों से बनी बैटरी को जिस तरह से चार्ज किया जाता है, वह उसके प्रदर्शन को काफी प्रभावित कर सकता है।" "हमने सिस्टम में संग्रहीत ऊर्जा और थर्मल दक्षता दोनों में भारी सुधार पाया। और कुछ हद तक प्रति-सहजता से, हमें एक इंटरैक्शन का आश्चर्यजनक प्रभाव मिला जो कि अपेक्षा के विपरीत था: एक कम-शक्ति वाला चार्जर अधिक ऊर्जा प्रदान कर सकता है जबकि एक ही डिवाइस का उपयोग करने वाले उच्च-शक्ति चार्जर की तुलना में अधिक कुशल हो सकता है।"
अधिकांश लोगों के लिए इसे समझना कठिन हो सकता है, लेकिन क्वांटम बैटरी एक दिन वास्तविकता बन सकती है। अभी के लिए, वे केवल प्रयोगशाला प्रयोगों के रूप में मौजूद हैं, लेकिन वैज्ञानिक धीरे-धीरे उनके विभिन्न पहलुओं का परीक्षण कर रहे हैं, जिसका अंतिम लक्ष्य यह पता लगाना है कि भागों को एक कार्यशील संपूर्ण में कैसे एकीकृत किया जाए।
यह शोध फिजिकल रिव्यू लेटर्स जर्नल में प्रकाशित हुआ था।