Die Zukunft der Energie: Quantum Batterien und die Verletzung kausaler Zusammenhänge

Quantum Batterien und ihre Funktionsweise

Quantum Batterien speichern Energie in den Quantenzuständen von Atomen und Molekülen. Doch sobald das Wort "quantum" auftaucht, ist klar, dass hier etwas Ungewöhnliches passiert. Die Forschung hat gezeigt, dass Quantum Batterien arbeiten könnten, indem sie kausale Zusammenhänge verletzen, wie wir sie kennen.

Die Rolle der Zeit in der Quantenphysik

In der Quantenphysik ist Kausalität nicht zwangsläufig linear, wie wir es aus der klassischen Physik gewohnt sind. Die Forscher haben beispielsweise festgestellt, dass Quantum Batterien durch einen Quanteneffekt namens "undefined causal order (ICO)" effizienter werden könnten. Das bedeutet, dass die kausale Reihenfolge in beide Richtungen gleichzeitig existieren kann, was es ermöglicht, die Ladungsschritte gemeinsam statt nacheinander zu nutzen.

Experiment an der University of Tokyo

Wissenschaftler an der University of Tokyo haben ein Laborexperiment mit Laser, Linsen und Spiegeln durchgeführt, um die Wirkung von ICO auf Quantum Batterien zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigten einen enormen Effizienzgewinn bei der Energiesspeicherung und der thermischen Effizienz. Überraschenderweise stellten sie fest, dass ein Ladegerät mit geringerer Leistung eine höhere Energieeffizienz erzielen konnte als ein Ladegerät mit höherer Leistung.

Die Zukunft der Quantum Batterien

Quantum Batterien existieren derzeit nur als Laborexperimente, aber Wissenschaftler arbeiten daran, verschiedene Aspekte zu testen, um sie letztendlich zu einer funktionsfähigen Einheit zusammenzuführen.

Die Zukunft der Energiegewinnung könnte durch die Nutzung von Quantum Batterien revolutioniert werden. Die Verletzung kausaler Zusammenhänge eröffnet neue Möglichkeiten für die effiziente Speicherung und Nutzung von Energie auf mikroskopischer Ebene. Mit weiteren Forschungen werden Quantum Batterien möglicherweise bald mehr als nur Laborexperimente sein und einen wichtigen Beitrag zur Energieversorgung der Zukunft leisten.

Quelle: Gaoyan Zhu, Yuanbo Chen, Yoshihiko Hasegawa, and Peng Xue, "Charging Quantum Batteries via Indefinite Causal Order: Theory and Experiment," Physical Review Letters: December 13, 2023, doi:10.1103/PhysRevLett.131.240401