Ausztrália megépítette a világ első kvantumelem prototípusát

Egy ösztönös áttörés

Ausztrál tudósok elérték azt, ami korábban pusztán elméleti volt: egy működő kvantumelemet, amely tölti, tárolja és felszabadítja az energiát. A CSIRO, az RMIT Egyetem és a Melbourne-i Egyetem kutatói által kifejlesztett prototípus az első alkalom, hogy egy kvantumelem teljes töltési-kisütési ciklust végzett, a 2026 márciusában a Light: Science & Applications folyóiratban megjelent eredmények szerint.

Az apró, rétegzett szerves eszköz vezeték nélkül tölthető lézerrel – mindössze femtoszekundumok, azaz a másodperc kvadrilliomod része alatt éri el a teljes töltöttséget. De talán a legfigyelemreméltóbb szempont egy olyan tulajdonság, amely dacol a mindennapi intuícióval: a kvantumelem minél nagyobb, annál gyorsabban töltődik.

Hogyan működnek a kvantumelemek

A hagyományos akkumulátorokkal ellentétben, amelyek kémiai reakciók révén tárolják az energiát, a kvantumelemek a kollektív kvantumhatásokat használják ki – azokat a jelenségeket, amelyek a szubatomi skálán a szuperpozíció és az összefonódás szabályaiból adódnak. Az eszközben lévő molekulák nem egyenként nyelik el az energiát. Ehelyett kollektíven viselkednek, és egy összehangolt robbanásban, úgynevezett "szuperabszorpcióban" osztják meg a beérkező energiát.

"Minél több molekula van az eszközbe csomagolva, annál gyorsabban töltődik fel mindegyik" – magyarázta Dr. James Quach, a CSIRO kvantumtudományi és technológiai tudományos vezetője, aki a prototípus tervezését vezette. A töltési idő a molekuláris egységek számának négyzetgyökével arányosan csökken – ez a méret növekedésével drámaian növekvő skálázási előny.

Az eszköz a tárolt energiát nanomásodpercekig is megőrizte, ami körülbelül hat nagyságrenddel hosszabb, mint a töltéshez szükséges idő. Bár a nanomásodpercek múlékonyan hangzanak, ez az arány jelentős eredményt jelent a kvantumtartományban.

Skálázási potenciál – és kemény korlátok

A prototípus elektromos kisülési teljesítménye szuperextenzíven skálázódik, ami azt jelenti, hogy gyorsabban növekszik, mint a telepen lévő molekulák száma. Ez éles ellentétben áll a klasszikus akkumulátorokkal, ahol a méretnövelés általában hatékonyságvesztéssel jár.

A technológia azonban még messze van a fogyasztói használatra való alkalmasságtól. A jelenlegi eszköz csak néhány milliárd elektronvoltot tárol – nagyságrendekkel kevesebbet, mint amennyi egy okostelefon, nemhogy egy elektromos jármű működtetéséhez szükséges. A nanomásodpercekben mért töltésmegtartása túl rövid a hagyományos alkalmazásokhoz.

A kutatócsoport ezen a téren már elért eredményeket. 2025 júliusában az RMIT és a CSIRO kutatói ezerszeresére növelték a kvantumelem élettartamát, nanomásodpercekről mikroszekundumokra – ez egy kulcsfontosságú lépés a jelenlegi áttörés felé.

Hol lehet jelentősége a kvantumelemeknek

Bár a mindennapi elektronikai eszközök táplálása távoli cél marad, a technológia legígéretesebb rövid távú alkalmazása magában a kvantumszámítástechnikában rejlik. Ahogy a kvantumprocesszorok túllépik a laboratóriumi korlátokat, olyan energiatároló rendszerekre lesz szükségük, amelyek kompatibilis sebességgel és méretben működnek. Egy szobahőmérsékletű, ultragyors töltésű kvantumelem pontosan az lehet, amire a kvantumszámítógépeknek szükségük van.

A számítástechnikán túl a kutatók potenciális alkalmazásokat látnak a következőkben:

• Ultragyors elektromos jármű töltés – ha a tárolási idő meghosszabbítható
• Vezeték nélküli energiaátvitel távolságon keresztül
• Következő generációs hálózati tárolás a szuperextenzív skálázás kihasználásával

A jövő útja

Az ausztrál csapat eredménye a kvantumelemeket elméleti érdekességből kísérletileg igazolt koncepcióvá alakítja. A következő kritikus akadály az energiatárolási idő nanomásodpercekről a gyakorlatilag hasznos időtartamok felé történő meghosszabbítása. Ha ezt a kihívást sikerül leküzdeni, a kvantumelemek alapvetően átalakíthatják az energiatárolásról alkotott elképzeléseinket – nem lassú kémiai folyamatként, hanem azonnali kvantumeseményként.