Durchbruch bei schnellladenden Quantenakkus

Quantenbatterien sind trotz einiger Fortschritte in den vergangenen Jahren noch Zukunftsmusik. Das Versprechen, das Speichern von Energie grundlegend zu revolutionieren, motiviert weltweit Forscher*innen. Einem Team gelang jetzt ein Durchbruch.

Die Idee hinter Quantenakkus ist die Superabsorption. Moleküle absorbieren Licht, ähnlich wie bei Solarzellen. Durch die sogenannte Superposition können sich mehrere Wellenlängen, hier Lichtwellenlängen, ungestört Überlagern. Das heißt, sie können sich gegenseitig verstärken, ohne sich dabei zu stören. 

Größerer Akku, kürzere Ladezeit

Im Quantenakku sorgt das dafür, dass mit steigender Zahl an Molekülen auch die Geschwindigkeit zunimmt, mit der sie Licht absorbieren. Damit würde ein Akku mit zunehmender Kapazität auch schneller laden. Demonstriert wurde das erstmals 2022. 

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Forscher*innen der National Cheng Kung University in Taiwan haben jetzt eine praktisch umsetzbare Lademethode für Quantenakkus identifiziert. Dafür wurde ein Ion, ein Qubit, im Superpositions-Zustand durch einen Hohlraum geschleust. Das Qubit ist in diesem Fall die Batterie. Der Hohlraum funktioniert dabei wie ein Ladegerät, indem er bestimmte Wellenlängen reflektiert, die vom Ion absorbiert werden und es laden. 

Die Forscher*innen schleusten das Qubit in einem Versuchsaufbau durch mehrere Ladehohlräume. Dort wirkten jeweils verschiedene Lichtwellenlängen. Im 2. Versuchsaufbau wurde das Qubit nur durch nur einen Ladehohlraum geschickt, in dem die Lichtwellenlängen nicht getrennt wurden. 

Verlustfreies Laden

Letzteres stellte sich dabei als besonders effizient heraus. Damit bestätigten sie nicht nur, dass ein Quantenakku funktionieren kann. Sie zeigten zumindest theoretisch ein „perfektes Ladephänomen“. Das würde bedeuten, dass die gesamte zugeführte Energie verlustfrei gespeichert werden kann. 

Die Forscher*innen arbeiteten dafür mit der IBM Quantum Platform. Ihr Proof-of-Concept soll skalierbar sein und damit auch in großen Batterien mit mehr als einem Qubit funktionieren. Die Ergebnisse wurden im Fachmagazin Physical Review Research veröffentlicht.

Allerdings sind Quantenbatterien bisher nicht nutzbar umgesetzt. Die große Hoffnung ist, die Technologie langfristig für E-Autos zu nutzen, die damit blitzschnell aufgeladen werden könnten. Ein weiterer Vorteil ist, dass keine seltenen Materialien für solche Batterien nötig sind. Die Grundlagen dafür werden gerade geschaffen, die praktische Umsetzung dürfte allerdings noch auf sich warten lassen.