Αυτή την εβδομάδα, απονεμήθηκε το Νόμπελ Φυσικής, το πιο έγκριτο βραβείο του είδους του, για πρωτοποριακή εργασία στην κβαντομηχανική, τονίζοντας πόσο κρίσιμος έχει γίνει ο τομέας στην οικοδόμηση της κατανόησής μας για τον κόσμο γύρω μας και πώς μπορούμε να αξιοποιήσουμε αυτήν την κατανόηση για να σχεδιάσουμε ένα πιο έξυπνο και βιώσιμο μέλλον. Η κβαντομηχανική έχει ήδη αλλάξει ριζικά τον τρόπο που ζούμε, επιτρέποντας την έλευση των κινητών τηλεφώνων, των φωτογραφικών μηχανών και των οπτικών ινών. Και θα συνεχίσει να αλλάζει τον κόσμο με τρόπους που δεν έχουμε καν ονειρευτεί ακόμα - και με κάποιους τρόπους που έχουμε.
Ένας κβαντικός συλλέκτης ενέργειας
Καθώς ο τομέας της κβαντικής φυσικής γίνεται πιο εξελιγμένος και οι επιστήμονες κατανοούν όλο και καλύτερα την κβαντομηχανική, οι ερευνητές ανακαλύπτουν όλο και περισσότερους τρόπους για να βελτιστοποιήσουν και να επαναπροσδιορίσουν τον ενεργειακό τομέα. Η κβαντική υπολογιστική όχι μόνο μπορεί να αυξήσει σημαντικά την αποδοτικότητα για ενεργοβόρους τομείς όπως η τεχνητή νοημοσύνη, αλλά και η κβαντική φυσική μπορεί να ξεκλειδώσει κάθε είδους διαδικασίες παραγωγής και αποθήκευσης ενέργειας που κάποτε ήταν πολύ έξω από τη σφαίρα των δυνατοτήτων.
Μία από τις πιο πρόσφατες ανακαλύψεις αυτού του τύπου είναι μια νέα μορφή συλλέκτη ενέργειας που ονειρεύτηκε μια ερευνητική ομάδα στο Ινστιτούτο Επιστημών του Τόκιο. Ένας συλλέκτης ενέργειας είναι μια μορφή τεχνολογίας που συλλέγει ενέργεια από το περιβάλλον και τη μετατρέπει σε αξιοποιήσιμη ηλεκτρική ενέργεια. Μια τέτοια συσκευή θα μπορούσε ακόμη και να ανακτήσει την ενέργεια που χάνεται ως θερμότητα που προέρχεται από ηλεκτρονικά και βιομηχανικά μηχανήματα. Θα μπορούσε ακόμη και να κλιμακωθεί για να ανακτήσει θερμότητα από συστήματα πλήρους κλίμακας, όπως σταθμούς παραγωγής ενέργειας και εργοστάσια.
Κρίσιμοι περιορισμοί
Ενώ η ιδέα της συλλογής της απορριπτόμενης θερμότητας δεν είναι καινούργια, η αποτελεσματικότητά της έχει επίσης αντιμετωπίσει κρίσιμους περιορισμούς λόγω των νόμων της θερμοδυναμικής. Αλλά η ομάδα επιστημόνων στο Ινστιτούτο Επιστημών του Τόκιο ανακάλυψε έναν τρόπο να παρακάμψει αυτά τα αποδεκτά θερμοδυναμικά όρια μέσω της χρήσης κβαντικών καταστάσεων που δεν υποβάλλονται σε τυπικές διαδικασίες θερμικής επεξεργασίας.
«Αυτό σημαίνει ότι όταν εισάγεται θερμότητα, το σύστημα διατηρεί την μη θερμική, υψηλής ενέργειας κατάστασή του αντί να κατανέμει την ενέργεια ομοιόμορφα, όπως συμβαίνει σε ένα συμβατικό θερμικό σύστημα», αναφέρει η SciTech Daily. «Αυτή η πρόοδος θα μπορούσε να οδηγήσει σε πιο ενεργειακά αποδοτικά ηλεκτρονικά και μελλοντική πρόοδο στην κβαντική υπολογιστική», συνεχίζει η έκθεση.
Ηλεκτρονικές κβαντικές ανακαλύψεις
Αυτό είναι μόνο το τελευταίο σε μια σειρά από ανακαλύψεις για πιο ενεργειακά αποδοτικά ηλεκτρονικά χάρη στην κβαντική φυσική. Ερευνητές στο MIT ανακοίνωσαν πρόσφατα ότι ανακάλυψαν μια μέθοδο για την παρατήρηση της λεγόμενης «κατάστασης άκρου» των ηλεκτρονίων που έχει ως αποτέλεσμα την έλλειψη απώλειας ενέργειας, γνωστή ως κβαντικό φαινόμενο Hall, με τεράστιες ανατρεπτικές δυνατότητες για τον τεχνολογικό τομέα. Σύμφωνα με ρεπορτάζ του Interesting Engineering, «μια τέτοια κίνηση ηλεκτρονίων χωρίς τριβή μπορεί να επιτρέψει τη μεταφορά δεδομένων και ενέργειας μεταξύ συσκευών χωρίς απώλειες μετάδοσης, οδηγώντας στην ανάπτυξη υπεραποδοτικών ηλεκτρονικών κυκλωμάτων και κβαντικών υπολογιστών».
Υπάρχει επίσης σημαντική κίνηση στον τομέα των κβαντικών μπαταριών, οι οποίες θα μπορούσαν να αξιοποιήσουν τη δύναμη της κβαντικής φυσικής για να φορτίσουν πολύ, πολύ πιο γρήγορα από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου που τροφοδοτούν σήμερα τον κόσμο μας. Οι κβαντικές μπαταρίες θα μπορούσαν ακόμη και να συλλέγουν ενέργεια απευθείας από πηγές φωτός, καθώς αποθηκεύουν ενέργεια με τη μορφή φωτονίων αντί για ιόντα και ηλεκτρόνια. Ορισμένες έρευνες δείχνουν ακόμη και ότι οι κβαντικές μπαταρίες θα μπορούσαν, εκπληκτικά, να εκπέμπουν περισσότερη ενέργεια από ό,τι αποθηκεύουν εάν μοιράζονται μια κβαντική κατάσταση με τη συσκευή στην οποία παρέχουν ενέργεια.
Η κβαντική φυσική στην υπηρεσία του ΑΙ
Ενώ η κβαντική φυσική και η κβαντομηχανική εξακολουθούν να είναι αναδυόμενοι τομείς που οι επιστήμονες μόλις αρχίζουν να παρατηρούν και να κατανοούν, υπάρχει ήδη μεγάλη ελπίδα ότι η αξιοποίηση των κβαντικών καταστάσεων μπορεί να λύσει μερικές από τις μεγαλύτερες κρίσεις στον κόσμο, ειδικά όσον αφορά τον ενεργειακό τομέα. Οι επιστήμονες εξετάζουν πώς η κβαντική υπολογιστική μπορεί να λύσει την ενεργειακή κρίση της Τεχνητής Νοημοσύνης και να σώσει το Bitcoin από το διαρκώς αυξανόμενο οικολογικό του αποτύπωμα. Θεωρητικά, η κβαντική υπολογιστική θα μπορούσε να είναι πολύ, πολύ πιο κατάλληλη για αυτές τις διαδικασίες - επίλυση προβλημάτων απόδειξης εργασίας για την εξόρυξη Bitcoin και την επεξεργασία της Τεχνητής Νοημοσύνης - ακόμη και από τους πιο εξελιγμένους από τους σημερινούς υπερυπολογιστές.
Η τεράστια δύναμη του τομέα μπορεί να είναι τόσο τρομακτική όσο και συναρπαστική. «Ένας πραγματικός κβαντικός υπολογιστής θα μπορούσε να επιταχύνει την πρόοδο της ανακάλυψης φαρμάκων ή άλλης επιστημονικής έρευνας. Θα μπορούσε επίσης να σπάσει την κρυπτογράφηση που προστατεύει υπολογιστές ζωτικής σημασίας για την εθνική ασφάλεια».
Η πορεία της προόδου – τόσο καλή όσο και κακή – είναι αναπόφευκτη. Η καλή διακυβέρνηση και οι καινοτόμες και ηθικές πολιτικές προσεγγίσεις θα είναι επομένως απαραίτητες για να διασφαλιστεί ότι η κβαντική έρευνα εφαρμόζεται υπεύθυνα.
www.worldenergynews.gr
