მეცნიერებმა კვანტური ელემენტის პირველი პროტოტიპი შექმნეს - რა უნიკალური მახასიათებლები აქვს მას?

მეცნიერებმა კვანტური ელემენტის პირველი პროტოტიპი შექმნეს. ტრადიციული ელემენტებისგან და აქამდე არსებული წესებისგან განსხვავებით, რაც უფრო დიდია ახალი ბატარეა, იგი მით უფრო სწრაფად იტენება. ისმება კითხვა - შეძლებს თუ არა ეს უჩვეულო მოწყობილობები ოდესმე კვანტური კომპიუტერების ან თუნდაც თქვენი ტელეფონის ენერგიით უზრუნველყოფას?

დღეს ყველამ იცის, რომ რაც უფრო დიდია ელემენტი, მით უფრო მეტი დრო სჭირდება მას დასამუხტად, სწორედ ამიტომ არის რომ ლეპტოპის დატენვას რამდენიმე საათი სჭირდება, ხოლო ელექტრომობილს, როგორც წესი, მთელი ღამე. კვანტური მექანიკის სამყაროში კი სრულიად განსხვავებული წესები მოქმედებს. ავსტრალიის ეროვნული სამეცნიერო სააგენტოს (CSIRO) მკვლევარი ჯეიმს კვაჩი აღნიშნავს, რომ მიკროსამყაროში ეს პრინციპები რადიკალურად იცვლება.

2026 წლის მარტში მეცნიერის გუნდმა მნიშვნელოვან წარმატებას მიაღწია და მსოფლიოში პირველ მომუშავე კვანტურ პროტოტიპი წარადგინა.

ეს სფერო ჯერ კიდევ ჩანასახოვან მდგომარეობაშია, კვანტური ტექნოლოგია კი თავისი ბუნებით საკმაოდ რთული და პრეტენზიულია. თუმცა ზოგიერთი მეცნიერი ამბობს, რომ ამ ელემენტებს ოდესმე კვანტური მოწყობილობების კვება შეეძლებათ, ხოლო ყველაზე ოპტიმისტი მომხრეები ამტკიცებენ, რომ მათი გამოყენება ყოველდღიური მოწყობილობების, მაგალითად, ტელეფონების დასატენადაც კი გახდება შესაძლებელი.

• ენერგეტიკული ლიმიტების გარღვევა

ტრადიციული ელემენტები ქიმიურ რეაქციებს ემყარება, რომლებიც მოწყობილობაში 10²² ხარისხის ან უფრო მეტი რაოდენობის ელექტრონს ამოძრავებას იწვევენ, ეს შთამბეჭდავად ჟღერს, თუმცა ზოგიერთი დღეს ამ ტექნოლოგიას მოძველებულად მიიჩნევა.

“ტექნოლოგიური პროგრესის მიუხედავად, თანამედროვე ელემენტები მაინც იმ ელექტროქიმიურ პროცესებს ეყრდნობა, რომლებიც პირველად ორ საუკუნეზე მეტი ხნის წინ გამოიკვლიეს“, - ამბობს დარიო ფერარო, იტალიის გენუის უნივერსიტეტის ფიზიკის ასოცირებული პროფესორი.

ამან ზოგიერთ მკვლევარს იმ კვანტური ელემენტების შექმნისკენ უბიძგა, რომლებიც ქიმიური რეაქციების ნაცვლად კვანტური ეფექტებით იმუშავებენ.

კვაჩის ელემენტი “ოპტიკურ მიკროღრუს“, ექსპერიმენტულ მოწყობილობას იყენებს, სადაც ორი პატარა სარკე ერთმანეთისგან 100 ნანომეტრის დაშორებითაა განთავსებული (ეს სისქე ადამიანის თმის ღერზე დაახლოებით ათასჯერ თხელია) სარკეებს შორის არსებულ მცირე სივრცეს მეცნიერი ორგანული საღებავის მოლეკულებით ავსებს, შემდეგ კი მათ შორის ლაზერის სხივს უშვებს.

ამ მეთოდით სინათლე და მოლეკულები მჭიდროდ უკავშირდებიან ერთმანეთს და სინათლისა და მატერიის ჰიბრიდულ მდგომარეობას ქმნიან, რაც ზრდის სისტემის უნარს, შთანთქოს და შეინახოს ენერგია, ეფექტს, სუპერშთანთქმა (Superabsorption) ეწოდება.

“სწორედ “სუპერშთანთქმაა“ პასუხისმგებელი ელემენტის ყველაზე გასაოცარ თვისებაზე. კლასიკურ ფიზიკაში მოლეკულები პატარა ინდივიდუალისტები არიან თითოეული დამოუკიდებლად მოქმედებს და ენერგიას გარშემომყოფი მოლეკულებისგან დამოუკიდებელი სიჩქარით შთანთქავს. თუმცა კვანტური ეფექტებით ისინი უფრო კოლექტივივისტები ხდებიან, ერთხმად და სინერგიულად მოქმედებენ, ასე რომ, ენერგიის შთანთქმის სიჩქარე მოლეკულების რაოდენობის ზრდასთან ერთად იზრდება“, - ამბობს ჯეიმსი.

ეს ნიშნავს, რომ რაც უფრო მეტი მოლეკულაა, ანუ რაც უფრო დიდია ელემენტი, ის მით უფრო სწრაფად იტენება. კვაჩის პროტოტიპს დატენვისთვის ფემტოწამები (წამის კვადრილიონედი ნაწილები) დასჭირდა, ხოლო ენერგია ნანოწამების განმავლობაში შეინარჩუნა.

ახალი ელემენტის დიზაინის ერთი დიდი უპირატესობა ის არის, რომ ის ოთახის ტემპერატურაზე მუშაობს, მაშინ როდესაც სხვა მიდგომები ზეგამტარ მასალებს იყენებენ, რომლებსაც ფუნქციონირებისთვის კრიოგენული ტემპერატურები (-150°C-ზე დაბლა) სჭირდებათ.

კვაჩის ბოლო ექსპერიმენტი სრულფასოვანი კვანტური ელემენტის შექმნისკენ გადადგმულ პირველ ფრთხილ ნაბიჯს წარმოადგენს, შესაძლოა მან ოდესმე მართლაც ჩაანაცვლოს ტრადიციული ელემენტები.

წყარო