Australische Forscher berichten von einem wichtigen Schritt bei der Entwicklung sogenannter Quantenbatterien. Erstmals sei es ihnen gelungen, einen funktionierenden Prototyp zu bauen, der einen vollständigen Lade- und Entladezyklus durchläuft, fasst das Wissenschaftsmagazin „Nature“ zusammen. Damit lieferten sie einen praktischen Nachweis für ein Konzept, das bislang vor allem theoretisch diskutiert worden sei. Quantenbatterien, die auf den Prinzipien der Quantenmechanik basieren, könnten langfristig deutlich effizienter sein als herkömmliche Energiespeicher.
Der neue Prototyp werde drahtlos per Laser aufgeladen und demonstriere eine zentrale Besonderheit dieser Technologie: Während bei konventionellen Batterien die Ladezeit mit wachsender Kapazität zunimmt – etwa beim Vergleich von Smartphone zu Elektroauto –, könnte sich dieser Zusammenhang bei Quantenbatterien umkehren. Dieses ungewöhnliche Verhalten beruhe auf sogenannten kollektiven Effekten, bei denen mehrere Quantenzellen zusammenwirken und so den Ladevorgang beschleunigen, beschreiben die Physiker von Australiens nationaler Wissenschafts- und Forschungsagentur (CSIRO) ihr Ergebnis.
Quantenbatterie könnte Laden über größere Distanzen ermöglichen
Bereits 2022 hatten die Forscher diesen Beschleunigungseffekt experimentell gezeigt, allerdings ohne die gespeicherte Energie nutzbar zu machen. Der aktuelle Prototyp schließt nun diese Lücke: Er wird innerhalb von Femtosekunden aufgeladen – eine Femtosekunde ist der billiardste Teil einer Sekunde – und kann die Energie für einige Nanosekunden speichern – ein Zeitraum, der zwar extrem kurz ist, aber deutlich über der dafür nötigen Ladezeit liegt. Übertragen auf alltägliche Maßstäbe würde dies bedeuten, dass eine Batterie, die eine Minute zum Laden benötigt, ihre Energie über Jahre halten könnte.
Allerdings steckt die Technologie noch in den Kinderschuhen, wie der „Guardian“ berichtet. Die derzeitige Speicherkapazität sei äußerst gering und reiche nicht für praktische Anwendungen aus. Eine der größten Herausforderungen bestehe jetzt darin, die Speicherdauer deutlich zu verlängern, um einen realen Einsatz – etwa in elektronischen Geräten – zu ermöglichen.
Langfristig sehen die Wissenschaftler jedoch vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Quantenbatterien könnten vor allem in der Versorgung von Quantencomputern eine Rolle spielen, da sie Energie besonders effizient bereitstellen könnten. Weiterhin eröffneten sich Perspektiven für drahtloses Laden über größere Distanzen. Denkbar sei etwa, Drohnen während des Fluges per Laserenergie zu versorgen oder Fahrzeuge unterwegs aufzuladen, ohne anhalten zu müssen.
Unabhängige Experten bewerten die Entwicklung als bedeutenden Fortschritt, betonen jedoch auch, dass ein Einsatz im Alltag – etwa in Elektroautos – noch in weiter Ferne liege. Zunächst dürfte die Technologie demnach vor allem in spezialisierten Bereichen wie der Quantentechnologie Anwendung finden.
Quellen: CSIRO, „Nature“, „Guardian“
