Einem australischen Forscherteam ist es nach eigenen Angaben gelungen, die weltweit erste Quantenbatterie als funktionsfähigen Prototyp zu entwickeln. Das Gerät kann Energie speichern, laden und wieder abgeben. Dabei widerlegt es ein bekanntes Prinzip herkömmlicher Batterien: Je größer die Quantenbatterie, desto schneller lädt sie sich auf.
Das geht aus einer im Fachjournal Light: Science & Applications veröffentlichten Studie hervor. Beteiligt waren Wissenschaftler der australischen Forschungsbehörde CSIRO, der RMIT University und der University of Melbourne.
Quantenbatterien wurden im Jahr 2013 erstmals als theoretisches Konzept vorgeschlagen. Sie nutzen Prinzipien der Quantenmechanik wie Superposition und Verschränkung, um Energie zu speichern – im Gegensatz zu herkömmlichen Batterien, die auf chemischen Reaktionen basieren. Laut dem Guardian lud sich der Prototyp kabellos per Laser in Femtosekunden (Billiardstel einer Sekunde) auf und hielt die Energie über Nanosekunden – rund sechs Größenordnungen länger als die Ladezeit.
Je größer die Batterie desto schneller lädt sie
Projektleiter Dr. James Quach vom CSIRO erklärte laut dem Wissenschaftsportal Phys.org: „Unsere Ergebnisse bestätigen einen grundlegenden Quanteneffekt, der völlig kontraintuitiv ist: Quantenbatterien laden schneller, je größer sie werden.“ Bei konventionellen Batterien sei es genau umgekehrt – ein Smartphone lade etwa 30 Minuten, ein Elektroauto über Nacht. Verantwortlich für diesen Effekt seien sogenannte „kollektive Effekte“, bei denen Quantenzellen sich gegenseitig beim Laden beschleunigen.
Allerdings ist der Prototyp noch weit von praktischer Anwendbarkeit entfernt. Die Kapazität betrage lediglich einige Milliarden Elektronenvolt – zu wenig, um irgendein Gerät zu betreiben. Auch die Speicherdauer von wenigen Nanosekunden müsse drastisch verlängert werden, räumte Quach ein.
Erster Einsatz wahrscheinlich in Computern
Der Physiker Prof. Andrew White von der University of Queensland, der nicht an der Studie beteiligt war, bezeichnete die Arbeit laut dem Guardian als „wirklich gelungenes Stück Forschung“. Er betonte jedoch, dass Quantenbatterien nicht in absehbarer Zeit in Elektrofahrzeugen zum Einsatz kommen würden. Wahrscheinlicher sei ein erster Einsatz in Quantencomputern, denen sie Energie besonders effizient und mit minimalem Energieverlust liefern könnten.
Quach beschrieb laut dem Guardian auch langfristige Visionen: Drohnen könnten im Flug geladen werden, Elektroautos bräuchten keine Ladestationen mehr. Doch zunächst müsse die Speicherdauer verlängert werden, erklärte er laut Phys.org: „Wenn wir diese Hürde überwinden, wären wir einem kommerziell nutzbaren Produkt deutlich näher.“
