Làm thế nào pin lượng tử có thể đưa đến xe điện chạy được một triệu dặm trước khi cần sạc lại

Ngành công nghiệp ô tô đang mơ về 'triệu dặm' cho xe điện, nhưng đó là ước mơ nhạt nhòa. Họ muốn xây dựng một viên pin có thể sạc đi sạc lại nhiều lần cho đến khi đạt một triệu dặm mà không mất khả năng giữ điện. Buồn chán.

Chúng tôi quan tâm hơn đến phiên bản pin triệu dặm sử dụng vật lý lượng tử hiện đại: một viên pin có thể chạy một triệu dặm trước khi cần sạc lại.

Điều này sẽ loại bỏ cần thiết cho phần lớn người điều khiển xe để bao giờ cũng phải sạc pin của họ. Người sử dụng nhiều cũng chỉ cần ghé vào cửa hàng để bảo dưỡng định kỳ mỗi vài năm để làm đầy pin.

Ở phía trước: Pin lượng tử là một công nghệ lý thuyết sẽ khai thác lượng tử lý để tạo ra các đơn vị có khả năng giữ một lượng năng lượng lớn và sạc rất nhanh.

Có nhiều đội ngũ nhà khoa học đang làm việc tại các trường đại học, startup và phòng thí nghiệm doanh nghiệp trên khắp thế giới để phát triển pin lượng tử và, dựa vào các bài nghiên cứu gần đây về chủ đề này, cộng đồng khoa học nói chung dường như tin rằng chúng ta sắp đứng trước một đột phá.

Cho dù điều đó có nghĩa là pin lượng tử sẽ xuất hiện trong vòng một tháng hay một vài thập kỷ nữa vẫn còn chưa rõ.

Nền tảng: Pin là một công nghệ vô cùng phức tạp. Ngay cả những viên pin nhỏ chúng ta sử dụng cho hàng tiêu dùng cũng là một bí mật đối với các nhà khoa học.

Như Tiến sĩ Jeanette Garcia, quản lý cấp cao, ứng dụng lượng tử và thuật toán tại IBM, đã nói trong một bài viết của công ty gần đây:

Chúng ta thực sự không biết điều gì đang diễn ra bên trong pin. Cái này là một bí mật. Dĩ nhiên, chúng ta biết cách làm pin. Nhưng chúng ta không thể thấy được điều gì đang xảy ra bên trong một viên pin, ở mức phân tử, trong khi nó đang hoạt động.

Để đạt được mục tiêu này, các công ty như IBM và Mercedes Benz đang hợp tác để tạo ra các hệ thống máy tính lượng tử có khả năng mô phỏng tương tác phân tử bên trong viên pin.

Điều này có thể dẫn đến các loại pin tốt hơn trong tương lai ngắn hạn, từ pin điện thoại di động sạc nhanh và thời gian sử dụng lâu dài đến các xe điện với quãng đường di chuyển mở rộng và cả cải thiện công nghệ và sử dụng năng lượng công nghiệp.

Pin lượng tử phức tạp hơn cả pin thông thường. Một trong những ý tưởng lớn mà các nhà khoa học đang khám phá trên đường phát triển chúng liên quan đến một khái niệm gọi là “siêu hấp thụ.”

Pin truyền thống hoạt động theo nguyên tắc trực giác: càng lớn, thì thời gian sạc càng lâu.

Tuy nhiên, với siêu hấp thụ, pin lượng tử sẽ đảo ngược nguyên tắc đó. Càng nhiều phân tử bạn đóng gói vào một viên pin có siêu hấp thụ, thì thời gian sạc càng nhanh. Điều này có nghĩa là một viên pin có kích thước như một tòa nhà sẽ sạc nhanh hơn so với một viên pin có kích thước như điện thoại di động.

Chia sẻ nhanh: Không ai biết chính xác khi nào pin lượng tử mới mẻ sẽ xuất hiện trên thị trường. Nhưng có một điều chắc chắn, khi chúng xuất hiện, nó sẽ là một đột phá lớn.

Hãy tưởng tượng một chiếc iPad bạn không bao giờ cần phải sạc hoặc một chiếc Tesla có thể đi một triệu dặm trong thành phố trước khi cần sạc lại.

Quan trọng hơn, công nghệ pin lượng tử có thể là điều cứu chúng ta khỏi khủng hoảng khí hậu toàn cầu mà con người gây ra và sự phụ thuộc của chúng ta vào các nguồn năng lượng có hại.