Công nghệ pin lượng tử phá vỡ quy luật nhân quả

Đối mặt với tình trạng khẩn cấp về khí hậu và nỗ lực tự chủ về năng lượng, các nhà nghiên cứu đang chuyển sang pin lượng tử, bằng việc khám phá một con đường mới đầy hứa hẹn chính là sử dụng hiện tượng lượng tử để tối ưu hóa việc sạc pin. 

Nhóm nghiên cứu từ Đại học Tokyo (Nhật Bản) đã sử dụng một hiện tượng lượng tử phản trực giác, được gọi là trật tự nhân quả không xác định, để cải thiện hiệu suất sạc. 

Tiến bộ này có thể đẩy nhanh thời gian sạc pin đồng thời kéo dài độ bền của chúng, do đó nó sẽ giúp ích đến việc cung cấp năng lượng tốt và lâu hơn cho các thiết bị điện tử tiêu dùng, ô tô và năng lượng tái tạo.

Nghiên cứu này diễn ra trong bối cảnh nhu cầu toàn cầu về các giải pháp lưu trữ năng lượng hiệu quả hơn đang tăng lên, đặc biệt là để đáp ứng nhu cầu về năng lượng tái tạo và di chuyển bằng những phương tiện xanh. 

Một bước tiến tới vô định

Trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, quan hệ nhân quả tuân theo logic một chiều. Cụ thể, nếu sự kiện A gây ra sự kiện B thì B không thể là nguyên nhân của A. 

Tuy nhiên, tính tuyến tính này bị thách thức bởi những định luật cơ học lượng tử, chúng có thể bị vướng vào theo cách mà sự phân biệt giữa nguyên nhân và kết quả trở nên mờ nhạt, thậm chí có thể hoán đổi cho nhau.

Nhà khoa học Yuanbo Chen, Đại học Tokyo, thử nghiệm với hai thiết bị sạc cung cấp năng lượng cho pin lượng tử. Bằng cách cho phép các sự kiện cùng tồn tại ở trạng thái chồng chất, trong đó vai trò của nguyên nhân và kết quả không cố định, họ đã mở ra cánh cửa cho việc sạc pin nhanh và hiệu quả hơn.

Các nhà nghiên cứu đã tiến hành một thí nghiệm sơ bộ với ánh sáng lượng tử để chứng minh tính khả thi của giao thức này dựa trên quan hệ nhân quả chưa xác định được, bằng cách sử dụng một thiết bị gọi là công tắc lượng tử. 

Tuy nhiên, ứng dụng trực tiếp vào pin lượng tử hoàn chỉnh vẫn cần được thử nghiệm.

Hướng tới một tương lai năng lượng bền vững?

Ý nghĩa của pin lượng tử là rất lớn nếu kỹ thuật này có thể được áp dụng vào thực tế. Trong lĩnh vực năng lượng tái tạo, chúng sẽ mang lại khả năng lưu trữ năng lượng mặt trời hoặc năng lượng gió hiệu quả hơn, do đó giảm thiểu các vấn đề liên quan đến tính không liên tục của các nguồn này. 

Điều này có nghĩa là năng lượng được tạo ra có thể được lưu trữ ổn định hơn và cung cấp cho các thiết bị khi cần thiết.

Trong lĩnh vực điện tử, những tác động cũng quan trọng không kém. Pin lượng tử có thể cho phép các thiết bị di động phổ biến như điện thoại thông minh và máy tính xách tay hoạt động trong nhiều tuần mà không cần sạc lại.

Đối với phương tiện giao thông, đặc biệt là xe điện, pin lượng tử giúp quãng đường di chuyển giữa các lần sạc dài hơn nhiều, khiến ô tô điện trở nên thiết thực hơn cho những chuyến đi đường dài và giảm bớt lo lắng về phạm vi hoạt động

Ngoài ra, việc sạc lại những loại pin này có thể nhanh hơn đáng kể, giảm thời gian ngừng hoạt động và cải thiện hiệu quả cho người dùng.

Do đó, pin lượng tử không chỉ có thể cải thiện các sản phẩm hiện có mà còn cho phép phát triển các công nghệ mới mà trước đây chúng ta không thể tưởng tượng được do những hạn chế của pin thông thường. 

Điều này có thể dẫn đến một kỷ nguyên mới của các hệ thống năng lượng, trong đó tính bền vững và hiệu quả.