سبد خرید شما خالی است.
زمان مطالعه5 دقیقه
می پسنـدم0
اندازه متن12
با رشد روزافزون نیاز به انرژی و پیشرفت سریع فناوری، ذخیره‌سازی بهینه انرژی به یکی از مهم‌ترین چالش‌های عصر ما تبدیل شده است. باتری‌های کوانتومی به‌عنوان یکی از انقلابی‌ترین فناوری‌های نوظهور، امیدهای بسیاری را برای آینده روشن انرژی پایدار و پرسرعت به وجود آورده‌اند. اما این باتری‌ها چه هستند، چگونه کار می‌کنند و چرا آینده از آن‌هاست؟
باتری کوانتومی نوعی فناوری نوین در ذخیره‌سازی انرژی است که به جای واکنش‌های شیمیایی، از ویژگی‌های عجیب و خاص مکانیک کوانتوم مانند ابرموضعیت (Superposition) و درهم‌تنیدگی کوانتومی (Entanglement) استفاده می‌کند. در این نوع باتری، انرژی در حالت‌های کوانتومی ذرات – مثلاً اسپین الکترون‌ها یا ترازهای انرژی اتم‌ها – ذخیره می‌شود.
برخلاف باتری‌های لیتیومی که با شار و تخلیه یون‌ها کار می‌کنند، باتری کوانتومی می‌تواند به‌صورت هم‌زمان و بسیار سریع شارژ شود، حتی به‌صورت جمعی در حالت‌های درهم‌تنیده. این ویژگی‌ها باعث شده تا باتری‌های کوانتومی برای کاربردهایی چون کامپیوترهای کوانتومی، ابزارهای پزشکی پیشرفته و نانودستگاه‌ها گزینه‌ای انقلابی در نظر گرفته شوند.
آند (مثبت): معمولاً از گرافیت ساخته شده است.
کاتد (منفی): ترکیبی از فلزات مثل لیتیوم-کبالت یا لیتیوم-منگنز.
الکترولیت: مایع شیمیایی که یون‌های لیتیوم را بین آند و کاتد جابه‌جا می‌کند.
جداکننده: لایه نازکی که آند و کاتد را جدا نگه می‌دارد تا اتصال کوتاه رخ ندهد.
در هنگام شارژ، یون‌های لیتیوم از کاتد به آند منتقل می‌شوند، و در زمان استفاده (تخلیه)، دوباره به سمت کاتد بازمی‌گردند، و این جابجایی، جریان الکتریکی تولید می‌کند.
الکترولیت مایع با جامد جایگزین شده است. این ماده می‌تواند سرامیکی، پلیمری یا شیشه‌ای باشد.
سایر اجزا مشابه با باتری لیتیوم-یونی هستند، اما ایمن‌تر و فشرده‌تر هستند.
غیر قابل اشتعال و مقاوم‌تر در برابر حرارت
تراکم انرژی بیشتر
چرخه عمر طولانی‌تر
بدون اجزای شیمیایی سنتی مانند آند، کاتد و الکترولیت
انرژی در حالت‌های کوانتومی ذرات زیراتمی (مثل اسپین الکترون، ترازهای انرژی اتم‌ها یا فوتون‌ها) ذخیره می‌شود.
از ویژگی‌های ابرموضعیت (superposition) و درهم‌تنیدگی (entanglement) برای شارژ سریع‌تر و انتقال انرژی استفاده می‌شود.
مولکول‌های آلی ویژه
مراکز نقص نیتروژن در الماس (NV Centers)
سیستم‌های فوتونیکی و نانوساختارها
| ویژگی | باتری لیتیوم-یونی | باتری جامد | باتری کوانتومی |
|---|---|---|---|
| نوع ذخیره انرژی | واکنش شیمیایی | واکنش شیمیایی در الکترولیت جامد | حالت‌های کوانتومی ذرات |
| الکترولیت | مایع | جامد (سرامیکی/پلیمری) | ندارد (میدان کوانتومی/حالت‌های اسپین) |
| سرعت شارژ | معمولی | کمی بهتر از Li-ion | بسیار سریع (در تئوری آنی) |
| ایمنی | مستعد آتش‌سوزی | ایمن‌تر و پایدارتر | بسیار ایمن (در تئوری) |
| کاربرد فعلی | گوشی، لپ‌تاپ، خودرو | در حال توسعه | در مرحله آزمایشگاهی و تئوری |
| چگالی انرژی | متوسط | بالاتر از لیتیوم یونی | بالقوه بسیار بالا |
| عمر مفید | محدود | بیشتر | هنوز مشخص نیست (در حال تحقیق) |
باتری‌های لیتیوم-یونی همه‌جا هستند ولی ضعف‌هایی مثل انفجار و عمر محدود دارند.
باتری‌های جامد نسخه ایمن‌تر و بادوام‌تر آنها هستند.
باتری کوانتومی نسل آینده است؛ بدون واکنش شیمیایی و با عملکردی مبتنی بر قوانین عجیب مکانیک کوانتوم که می‌تونه شارژ آنی و ماندگاری بالا داشته باشه – ولی هنوز در مراحل آزمایشگاهی است.
باتری کوانتومی نوعی باتری است که به جای استفاده از واکنش‌های شیمیایی مثل باتری‌های لیتیومی، از قوانین عجیب دنیای کوانتوم برای ذخیره‌سازی و تخلیه انرژی استفاده می‌کند.
در باتری‌های معمولی، یون‌ها بین الکترودها جابه‌جا می‌شوند و این فرآیند زمان‌بر است. اما در باتری کوانتومی، انرژی در ذرات بسیار ریز مثل اتم‌ها یا الکترون‌ها ذخیره می‌شود، و این ذخیره‌سازی با استفاده از ویژگی‌هایی مثل ابرموضعیت و درهم‌تنیدگی کوانتومی انجام می‌شود.
ابرموضعیت یعنی یک ذره (مثل الکترون) می‌تونه هم‌زمان در دو یا چند حالت مختلف باشه. مثلا مثل اینه که یک لامپ، هم روشن باشه و هم خاموش – تا زمانی که شما بهش نگاه نکنید!
در باتری کوانتومی، این ویژگی کمک می‌کنه انرژی به‌طور بسیار سریع‌تر و دقیق‌تر ذخیره بشه.
درهم‌تنیدگی یعنی وقتی دو یا چند ذره به‌هم متصل می‌شن، وضعیت یکی از اون‌ها روی بقیه هم تاثیر می‌ذاره – حتی اگه کیلومترها از هم دور باشن.
در باتری‌های کوانتومی، با درهم‌تنیده شدن ذرات، می‌شه همه‌ی اجزای باتری رو به‌صورت گروهی و هم‌زمان شارژ کرد. این کار باعث می‌شه سرعت شارژ بسیار بیشتر از باتری‌های معمولی بشه.
فعلاً این باتری‌ها در مرحله آزمایشگاهی هستن. دانشمندان در کشورهایی مثل چین، آمریکا و آلمان دارن روی نسخه‌های اولیه کار می‌کنن. بعضی از اون‌ها موفق شدن باتری‌هایی در اندازه‌های نانو بسازن که با نور یا میدان مغناطیسی شارژ می‌شن.
اگر بخوام خیلی ساده بگم:
باتری کوانتومی مثل باتری‌های عادی نیست؛ این باتری با قوانین عجیبی کار می‌کنه که فقط توی دنیای ذرات ریز وجود داره. ولی اگه کامل توسعه پیدا کنه، می‌تونه دنیای ما رو از نظر انرژی متحول کنه.
یکی از مهم‌ترین مزایای باتری‌های کوانتومی، سرعت بسیار بالای شارژ آن‌هاست.
در باتری‌های عادی، سلول‌ها یکی‌یکی شارژ می‌شوند، اما در باتری کوانتومی، به کمک درهم‌تنیدگی کوانتومی، تمام اجزای باتری می‌توانند به‌طور هم‌زمان شارژ شوند.
این یعنی ممکن است بتوانید یک باتری را به جای چند ساعت، در چند ثانیه یا حتی کمتر شارژ کامل کنید.
در باتری‌های سنتی، بخشی از انرژی ورودی به شکل گرما تلف می‌شود. اما در باتری کوانتومی، چون فرآیند شارژ بر اساس تحریک‌های نوری یا میدان‌های کوانتومی است، هیچ واکنش شیمیایی و گرمایی وجود ندارد یا بسیار کم است.
این باعث می‌شود راندمان باتری به مرز نزدیک به ۱۰۰٪ برسد.
باتری‌های معمولی با گذشت زمان و استفاده زیاد دچار فرسودگی شیمیایی می‌شوند (مثلاً باتری گوشی بعد از ۲ سال ضعیف‌تر می‌شود).
اما در باتری‌های کوانتومی، چون ساختار داخلی تغییر شیمیایی نمی‌کند، این فرسودگی وجود ندارد.
در نتیجه باتری می‌تواند هزاران بار شارژ و دشارژ شود بدون افت کیفیت.
چون در باتری‌های کوانتومی انرژی در مقیاس اتمی و کوانتومی ذخیره می‌شود، می‌توان باتری‌هایی ساخت که:
بسیار کوچک‌اند (مثلاً در حد نانومتر)،
ولی می‌توانند انرژی زیادی ذخیره کنند.
این ویژگی آنها را برای تجهیزات پزشکی کاشتنی (مثل ایمپلنت‌های مغزی یا قلبی) یا دستگاه‌های نانو الکترونیکی بسیار مناسب می‌کند.
در این باتری‌ها خبری از فلزات سمی مثل لیتیوم، کبالت یا نیکل نیست.
همچنین چون واکنش شیمیایی ندارند، در زمان بازیافت یا دفن در محیط زیست خطر کمتری دارند.
در آینده، می‌توان باتری‌های کوانتومی را جایگزین باتری‌های آلاینده امروزی کرد.
باتری کوانتومی با سیستم‌های محاسباتی کوانتومی سازگاری کامل دارد. این یعنی در آینده می‌توان از آنها در کنار کامپیوترهای کوانتومی، سنسورهای دقیق و دستگاه‌های فوق پیشرفته پزشکی استفاده کرد.
یکی از اصلی‌ترین چالش‌ها در ایمپلنت‌های مغزی، قلبی و سنسورهای داخل بدن، محدودیت باتری است. در حال حاضر، این دستگاه‌ها نیاز به تعویض باتری پس از چند سال دارند که گاهی نیاز به جراحی دارد.
باتری کوانتومی می‌تواند با اندازه بسیار کوچک و عمر طولانی، درون بدن انسان قرار گیرد و:
سال‌ها بدون نیاز به تعویض یا شارژ خارجی کار کند
شارژ خود را از نور یا میدان مغناطیسی محیط بگیرد
کاملاً بدون خطر داغ شدن یا نشت مواد شیمیایی باشد
نمونه کاربرد: باتری برای پیس‌میکر قلبی یا ایمپلنت مغزی کنترل صرع یا پارکینسون
در آینده، رایانه‌های کوانتومی به جای برق معمولی، نیاز به منبع انرژی دقیق، سریع و خالص دارند که در سطح کوانتومی با پردازنده هماهنگ باشد.
باتری کوانتومی برای این سیستم‌ها ایده‌آل است چون:
شارژ آن سریع و دقیق است
با محیط کوانتومی سازگار است (بدون نویز و تداخل زیاد)
می‌تواند انرژی را با حداقل تلفات فراهم کند
نمونه کاربرد: تأمین انرژی QPU (Quantum Processing Unit) در سرورهای آینده یا مراکز داده کوانتومی
در دنیای فناوری نانو، ابزارهایی تولید می‌شوند که کوچکتر از یک سلول انسانی هستند، مثلاً:
نانو ربات‌هایی که درون خون حرکت می‌کنند
حسگرهایی که تغییرات شیمیایی یا حرارتی را اندازه می‌گیرند
باتری‌های کوانتومی:
بسیار کوچک‌اند (در حد نانومتر)
انرژی کافی برای کارکرد این دستگاه‌ها را تأمین می‌کنند
به‌راحتی با میدان نوری یا مغناطیسی شارژ می‌شوند
نمونه کاربرد: نانو رباتی که وارد رگ‌ها می‌شود و لخته خون را شناسایی و از بین می‌برد.
یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های انرژی خورشیدی، ذخیره‌سازی مؤثر در شب یا هوای ابری است. باتری‌های فعلی برای ذخیره‌سازی انرژی خورشیدی ناکارآمد و پرهزینه هستند.
با ترکیب سلول‌های خورشیدی کوانتومی و باتری کوانتومی می‌توان:
انرژی خورشید را با کارایی بالا جذب کرد
آن را بسیار سریع و بدون اتلاف ذخیره کرد
بدون نیاز به فضای زیاد یا مواد خطرناک، برق ذخیره‌سازی کرد
نمونه کاربرد: نیروگاه خورشیدی کوچک در خانه یا ماشین که از نور روز برای شارژ شبانه استفاده می‌کند، بدون نیاز به باتری‌های لیتیومی بزرگ.
در آینده نزدیک، ساعت‌های هوشمند، عینک‌های واقعیت افزوده، هدفون‌ها و گجت‌های بی‌سیم نیاز به باتری‌هایی دارند که:
کوچک، سبک و پرقدرت باشند
سریع شارژ شوند
نیاز به تعویض نداشته باشند
باتری کوانتومی با امکان شارژ بی‌سیم نوری یا مغناطیسی، عمر بسیار بالا، و اندازه بسیار کوچک، گزینه‌ای مناسب است.
نمونه کاربرد: ساعتی که با نور محیط یا حرکت بدن شارژ می‌شود و سال‌ها دوام دارد.
در مأموریت‌های فضایی یا ربات‌های نظامی، منابع انرژی باید سبک، مقاوم، پرقدرت و با دوام باشند. باتری کوانتومی این ویژگی‌ها را دارد:
بدون نیاز به شارژهای مکرر
مقاوم در برابر دما و تابش
مناسب برای تجهیزات بدون دسترسی انسانی
نمونه کاربرد: ماهواره‌هایی که با نور خورشید شارژ شده و تا سال‌ها بی‌نیاز از تعویض باتری می‌مانند.
در سال ۲۰۲۵، باتری‌های کوانتومی هنوز وارد بازار تجاری نشده‌اند، اما به‌طور جدی در آزمایشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی در حال توسعه هستند. شرکت‌های فناور، دانشگاه‌ها و دولت‌ها در حال رقابت برای دستیابی به اولین نسل عملیاتی از این فناوری انقلابی‌اند.
در حال حاضر، پروژه‌های آزمایشگاهی متعددی در دست انجام است که بیشتر آنها به دنبال حل چالش‌هایی مثل:
افزایش پایداری کوانتومی (کوهرنس بیشتر)
امکان شارژ در دمای اتاق
ساخت باتری‌هایی با چند qubit پایدار
کاهش نویزهای کوانتومی
نمونه‌ها و دستاوردهای مهم تاکنون:
دانشگاه MIT (آمریکا): توسعه مدلی نظری از باتری کوانتومی که از سیستم‌های اسپین استفاده می‌کند و توانسته است در شبیه‌سازی‌ها، زمان شارژ را تا ۵ برابر سریع‌تر از حالت کلاسیک کاهش دهد.
ETH Zurich (سوئیس): ساخت نمونه‌ای کوچک از باتری کوانتومی با استفاده از یون‌های به دام افتاده در میدان مغناطیسی.
دانشگاه تسینگ‌هوا (چین): پیشرو در ساخت نمونه اولیه‌ای از باتری کوانتومی مبتنی بر نقاط کوانتومی (Quantum Dots) و تحریک نوری.
پیشتاز تحقیقات عملی روی باتری‌های کوانتومی نوری و نانویی.
همکاری مخفیانه یا اعلام‌نشده با شرکت‌هایی مانند Huawei و شرکت‌های زیرمجموعه نظامی و انرژی.
طبق برخی گزارش‌ها، چین موفق شده نمونه‌هایی از باتری‌های شارژ سریع کوانتومی را با استفاده از منابع نوری در دمای نزدیک به اتاق آزمایش کند.
شرکت‌هایی مثل IBM، Google Quantum AI و Tesla در حال بررسی استفاده از این نوع باتری برای نسل بعدی تجهیزات خود هستند.
بودجه تحقیقاتی از سوی DARPA و NSF برای پروژه‌های مشترک بین دانشگاه و صنعت اختصاص داده شده.
اتحادیه اروپا پروژه‌های متعددی مثل QBat (Quantum Battery Project) را برای توسعه این فناوری در دستور کار دارد.
کشورهایی مثل آلمان، هلند و سوئیس به‌ویژه در زمینه نظریه‌پردازی و شبیه‌سازی کوانتومی پیشگام هستند.
بر اساس روند فعلی، پیش‌بینی‌ها به شرح زیر است:
| سال | پیشرفت مورد انتظار |
|---|---|
| ۲۰۲۵ | نمونه‌های آزمایشگاهی پایدارتر، امکان تست در دمای اتاق |
| ۲۰۲۶–۲۰۲۷ | اولین نمونه‌های نیمه‌تجاری برای تجهیزات پزشکی یا نانو‌حسگرها |
| ۲۰۲۸–۲۰۳۰ | ورود نمونه‌های کوچک به بازارهای خاص مانند کوانتوم‌کامپیوتر، فضایی و نظامی |
| بعد از ۲۰۳۰ | احتمال جایگزینی باتری‌های کلاسیک در برخی کاربردها، مانند گجت‌های پوشیدنی یا ایمپلنت‌ها |
نابودی سریع حالت‌های کوانتومی (Decoherence): که باعث از دست رفتن انرژی یا ناپایداری در ذخیره‌سازی می‌شود.
نیاز به شرایط خاص: مانند دمای بسیار پایین یا خلأ بالا، که فعلاً استفاده عمومی را دشوار کرده.
هزینه ساخت بالا: تجهیزات لازم برای ساخت این باتری‌ها هنوز بسیار گران هستند.
| عنوان مقاله | نویسندگان / موسسات | مروری بر محتوا |
|---|---|---|
| Amplified quantum battery via dynamical modulation | Maryam Hadipour و همکاران (Scientific Reports 2025) | بررسی تأثیر مدولاسیون فرکانسی بر شارژ و استخراج انرژی، افزایش عملکرد در حالت coupling قوی و بهبود ergotropy |
| Entanglement and energy transportation in the central‑spin quantum battery | Fan Liu و گروه (ArXiv فوریه ۲۰۲۵) | بررسی ساختار central‑spin، رابطه بین ظرفیت باتری و entanglement و تأثیر اندازه باتری/شارژر بر راندمان |
| Collisional charging of a transmon quantum battery | Massa et al. (ژوئن ۲۰۲۵) | مدل شارژ غیرمستقیم از طریق تعامل متوالی با ancillaها در تراس‌مون، کنترل دقیق انرژی ذخیره و استخراج |
| Experimental demonstration of a scalable room-temperature quantum battery | Hymas, Tibben و… (ژانویه ۲۰۲۵) | نمونه آزمایشی برای دمای اتاق با ساختار organic‑microcavity، شارژ جمعی و تولید قدرت بزرگ‌تر از انتظار |
| مدل جدید با سرعت شارژ تا حد Quantum Speed Limit | PSL Research University و University of Pisa | اولین مدلی با اثبات تئوری توانایی شارژ سریع‌تر از باتری کلاسیک، رسیده به حداکثر سرعت کوانتومی |
مکان: استرالیا — دانشگاه RMIT و سازمان CSIRO
لینک خبر: IEEE Spectrum
در باتری‌های کوانتومی، ذخیره انرژی معمولاً فقط در چند نانوثانیه باقی می‌ماند و بلافاصله تخلیه می‌شود.
این تیم توانستند با استفاده از حالت‌های سه‌تایی مولکولی (triplet states) در محیط‌های اورگانیک، زمان نگهداری انرژی را تا ۱۰۰۰ برابر افزایش دهند.
سیستم آنها در دمای اتاق کار می‌کند، نیازی به سرمایش شدید ندارد، و این یعنی گامی بزرگ برای ساخت باتری‌های کوانتومی واقعی و قابل‌کاربرد.
چالش بزرگ باتری‌های کوانتومی تا پیش از این، پایداری کم آنها بود. حالا برای اولین بار، ذخیره‌سازی طولانی‌تر انرژی بدون تخلیه ناخواسته ممکن شده.
مکان: چین — دانشگاه Hubei و مرکز اندازه‌گیری دقیق (Precision Measurement)
لینک خبر: Phys.org
الماس‌هایی با نقاط نقص خاص به‌نام NV-Centers می‌توانند کیوبیت‌های بسیار پایداری در خود داشته باشند.
این تیم یک مدل نظری و نیمه‌آزمایشگاهی طراحی کرده که در آن، انرژی کوانتومی به شکلی کنترل‌شده ذخیره شده و به‌آرامی تخلیه می‌شود، نه بلافاصله.
همچنین از این ساختار برای بهینه‌سازی استخراج انرژی بدون تلف استفاده کردند.
باتری‌های کوانتومی هنوز با پدیده‌ای به‌نام Self-Discharging روبه‌رو هستند که باعث تخلیه خودکار انرژی می‌شود. این طرح می‌تونه راهی برای باتری‌های کوانتومی با پایداری طولانی‌تر باشه، مخصوصاً در کاربردهای زیستی و نانو‌فناورانه.
مکان: ژاپن — مؤسسه تحقیقاتی RIKEN
لینک خبر: riken.jp
توپولوژی شاخه‌ای از ریاضی است که به ویژگی‌های پایدار اشیاء حتی هنگام کشیدگی یا خم شدن می‌پردازد.
پژوهشگران RIKEN از این مفهوم برای طراحی کانال‌های فوتونی مقاوم در برابر پراکندگی و اختلال استفاده کردند.
این کانال‌ها می‌توانند انرژی کوانتومی را با تلفات بسیار پایین و بسیار پایدار منتقل کنند.
در ساخت باتری کوانتومی کاربردی، انتقال انرژی از ناحیه شارژ به ناحیه مصرف باید بدون اتلاف باشد. این پروژه پایه‌ای قوی برای سیستم‌های انرژی کوانتومی مقاوم و غیر‌حساس به نویز محیطی فراهم می‌کند.
مکان: ایالات متحده
قانون: Quantum Sandbox for Near-Term Applications Act
پروژه‌ها: Texas Quantum Initiative و Sandia Labs
آمریکا قانونی تصویب کرده که اجازه می‌دهد زیرساخت آزمایشگاهی و صنعتی برای فناوری‌های کوانتومی نزدیک‌مدت ایجاد شود.
پروژه‌هایی مانند Texas Quantum Initiative برای پژوهش و تجاری‌سازی باتری‌های کوانتومی بودجه دریافت کرده‌اند.
تمرکز روی موارد کاربردی کوتاه‌مدت مانند ذخیره انرژی در نانو‌سنسورها، ماهواره‌ها، و تجهیزات پزشکی است.
این حرکت‌ها نشان‌دهنده‌ی پیوستن دولت‌ها به رقابت جهانی در زمینه انرژی کوانتومی است. پشتیبانی سیاسی، مسیر توسعه‌ی واقعی و تجاری‌سازی این باتری‌ها را هموارتر می‌کند.
| نوع فعالیت | زمینه تمرکز | نتیجه یا تأثیر کلیدی |
|---|---|---|
| مقاله علمی | مدولاسیون فرکانسی، ترنس‌مون، central‑spin | بهینه‌سازی شارژ و استخراج انرژی، کنترل بیشتر سامانه |
| پروژه آزمایشی | RMIT/CSIRO | افزایش عمر ذخیره‌سازی تا میکروثانیه با روش مولکولی |
| پروژه تحقیقاتی | NV‑Center الماس | کاهش خوددشارژ از طریق کنترل اصلاحی spin |
| نظریه توپولوژیک | ساخت کانال‌های انتقال انرژی مقاوم | کاهش پراکندگی و نویز محیطی |
| سیاست‌گذاری | قانون و ابتکار ملی | حمایت از پیوند دانشگاه-صنعت و کاربرد سریع فناوری |
هرچند باتری‌های کوانتومی آینده‌ای روشن در فناوری ذخیره‌سازی انرژی دارند، اما تا رسیدن به مرحله‌ی تجاری، موانع مهمی پیش روی آنها قرار دارد:
سیستم‌های کوانتومی بسیار حساس‌اند. برای اینکه یک باتری کوانتومی بتواند به‌درستی کار کند، باید:
وضعیت کوانتومی (کیوبیت‌ها) به‌دقت ساخته و پایدار نگه داشته شود
برهم‌کنش‌ها بین ذرات (interaction) به‌طور دقیق کنترل شوند
Hamiltonian سیستم (تابع انرژی) به‌گونه‌ای تنظیم شود که اجازه شارژ و دشارژ بهینه را بدهد
حتی کوچک‌ترین نوسان محیطی (مثلاً لرزش، تغییر دما یا امواج الکترومغناطیسی) می‌تواند حالت‌های کوانتومی را مختل کند.
نتیجه: ساخت باتری کوانتومی نیاز به تجهیزات دقیق آزمایشگاهی، دانش عمیق فیزیک کوانتومی و محیط‌های کنترل‌شده دارد.
بیشتر نمونه‌های فعلی باتری کوانتومی فقط در دمای بسیار پایین (زیر ۱ کلوین) پایدار می‌مانند، چون:
در دمای بالا، ذرات دچار نوسانات حرارتی می‌شوند
نوسانات باعث از بین رفتن حالت‌های کوانتومی (decoherence) می‌شود
عملکرد باتری مختل یا ناپایدار می‌شود
برای ایجاد چنین دمایی، نیاز به یخچال‌های رقیق‌کننده (dilution refrigerator) است که بسیار بزرگ، گران و پیچیده‌اند.
نتیجه: فعلاً استفاده از این باتری‌ها محدود به آزمایشگاه‌های پیشرفته یا تجهیزات بسیار خاص است.
در حال حاضر، ساخت یک باتری کوانتومی حتی در مقیاس نانو، به دلایل زیر بسیار پرهزینه است:
مواد اولیه خاص (مثلاً یون‌های خاص، نیمه‌هادی‌های کوانتومی، ابررساناها)
تجهیزات ساخت بسیار دقیق در مقیاس نانو
خنک‌سازی و پایداری سیستم در محیط‌های فوق سرد
نیاز به تیم تخصصی در فیزیک، نانوتکنولوژی، اپتیک و الکترونیک کوانتومی
نتیجه: در مرحله تحقیقاتی باقی مانده و برای تولید انبوه یا استفاده عمومی مناسب نیست.
یکی از بزرگ‌ترین مشکلات، از بین رفتن سریع حالت‌های کوانتومی به‌دلیل نویز محیط، برخورد با ذرات دیگر، یا اختلالات داخلی است. این پدیده را Decoherence می‌نامند.
باتری‌های کوانتومی برای کار کردن باید حالت‌های کوانتومی را برای مدتی پایدار نگه دارند. اما فعلاً:
این زمان (coherence time) بسیار کوتاه است
همین باعث می‌شود شارژ یا دشارژ کامل یا دقیق ممکن نباشد
در کاربردهای طولانی‌مدت یا پرمصرف، عملکرد به‌هم می‌ریزد
ساخت یک یا دو کیوبیت در باتری کوانتومی امکان‌پذیر است، اما:
افزودن تعداد بیشتر کیوبیت برای افزایش ظرفیت باتری، بسیار دشوار است
با افزایش تعداد کیوبیت، پیچیدگی در کنترل و حفظ درهم‌تنیدگی به‌صورت تصاعدی بالا می‌رود
هنوز هیچ ساختار کاملاً پایدار و بزرگ‌مقیاسی وجود ندارد
نتیجه: فعلاً استفاده این باتری‌ها در کاربردهای با ظرفیت بالا (مثلاً خودروهای برقی یا نیروگاه‌ها) امکان‌پذیر نیست.
چون این فناوری هنوز در حال شکل‌گیری است، هیچ استاندارد صنعتی یا چارچوب تجاری برای تولید، اندازه‌گیری عملکرد، یا ایمنی این باتری‌ها تعریف نشده. این باعث می‌شود:
همکاری صنعتی سخت‌تر شود
ورود به بازارهای رسمی به تعویق بیفتد
سرمایه‌گذاری بخش خصوصی با ریسک بالا باشد
چالش‌های اصلی باتری کوانتومی شامل کنترل بسیار دقیق کوانتومی، نیاز به دمای بسیار پایین، هزینه بالا و ناپایداری حالت‌های کوانتومی هستند.
این چالش‌ها باعث شده که این فناوری هنوز در مرحله تحقیقاتی باقی بماند، اما با پیشرفت‌های فعلی در علم مواد، ابررسانایی، و کنترل نانویی، انتظار می‌رود در یک دهه آینده این محدودیت‌ها تا حدی برطرف شوند.
در حال حاضر، باتری‌های کوانتومی بیشتر یک فناوری آینده‌نگر هستند تا یک محصول آماده بازار، اما سرمایه‌گذاری‌های سنگین، رقابت علمی جهانی و نیاز فزاینده به انرژی پاک و سریع، مسیر رشد این فناوری را بسیار جدی و سریع کرده است.
به‌احتمال زیاد، تا سال ۲۰۳۰، شاهد ورود کاربردهای اولیه‌ی آن به دنیای واقعی خواهیم بود؛ مخصوصاً در حوزه‌های پیشرفته مثل پزشکی، نانو‌فناوری و رایانش کوانتومی.
باتری کوانتومی از اصول کوانتومی برای ذخیره انرژی استفاده می‌کند، در حالی که باتری لیتیومی بر پایه واکنش‌های شیمیایی است.
تا سال ۲۰۲۵ هنوز تجاری نشده‌اند، اما نمونه‌های آزمایشگاهی ساخته شده‌اند و تحقیقات به‌سرعت در حال پیشرفت است.
در تجهیزات نانو، پزشکی، و فناوری کوانتومی کاربرد دارند و در آینده ممکن است جایگزین باتری‌های سنتی شوند.
021-58775
تهران، میدان هفت تیر، خیابان بهار شیراز، خیابان سلیمان خاطر، ساختمان 37، طبقه 5، واحد 4
تهران، چهارراه ولیعصر، خیابان برادران مظفرشمالی، پلاک 70، ساختمان 40، بلوک 3، طبقه 3، واحد 36 | کد پستی: ۱۴۱۶۹۳۵۶۵۱
نشان اعتماد ترب
شبکه های اجتماعی
نمادهای ما
کلیه حقوق مادی و معنوی برای شرکت دانشیاران تجارت لوتوس (دیاتل) محفوظ می باشد و هرگونه کپی برداری شامل پیگرد قانونی می باشد.
