Os cientistas deram um passo em direção às baterias quânticas – elas funcionam além dos limites da lógica convencional

Um grupo de cientistas japoneses e chineses conduziu uma série de experimentos que indicam a perspectiva de transferência de fenômenos quânticos para baterias. Essas baterias funcionarão fora da lógica usual de causa e efeito e prometem superar os elementos químicos clássicos no armazenamento de energia elétrica e até mesmo de calor.

Fonte da imagem: Chen et al. CC-POR-ND

Muitas pessoas provavelmente sabem que, ao comprar algumas baterias baratas de fabricação chinesa, a lógica também pode ser desligada com segurança. Mas cientistas da Universidade de Tóquio e do Centro de Pesquisa em Ciência Computacional de Pequim ficaram realmente interessados ​​na possibilidade de fenômenos quânticos em baterias. É interessante que o problema tenha sido abordado por especialistas da área de tecnologia da informação, e não por cientistas de materiais. E não é de admirar que as questões levantadas estejam intimamente relacionadas com a natureza quântica da informação ou, pelo menos, em grande medida, digam respeito a ela.

Segundo os cientistas, as baterias quânticas podem ter aplicação em vários dispositivos portáteis com baixo consumo de energia, especialmente quando as capacidades de recarga são insuficientes. Os primeiros experimentos visaram isso e foram coroados de sucesso.

Uma das vantagens descobertas das baterias quânticas é que elas devem ser incrivelmente eficientes, mas isso depende de como são carregadas.

«As baterias modernas para dispositivos de baixo consumo de energia, como smartphones ou sensores, normalmente usam produtos químicos como o lítio para armazenar carga, enquanto uma bateria quântica usa partículas microscópicas, como um conjunto de átomos, explicam os pesquisadores. “Embora as baterias químicas obedeçam às leis clássicas da física, as partículas microscópicas são de natureza quântica, por isso temos a oportunidade de explorar formas de as utilizar que distorcem ou mesmo quebram as nossas intuições sobre o que acontece em pequenas escalas.” Estamos particularmente interessados ​​em saber como as partículas quânticas podem perturbar um dos nossos sentidos mais fundamentais: a percepção do tempo.”

Os cientistas conduziram uma série de experimentos sobre maneiras de carregar uma bateria quântica usando dispositivos ópticos como lasers, lentes e espelhos. O diagrama acima da configuração do laboratório estava longe de se parecer com uma bateria convencional. Em última análise, foi possível carregar a bateria de uma forma que exigia a manifestação de um efeito quântico fora da lógica cotidiana. A carga ocorreu em um estado de superposição quântica, quando condicionalmente dois carregadores carregavam simultaneamente uma bateria. Na vida normal, era necessário carregar a bateria primeiro com um, depois conectar outro carregador e desconectar o primeiro. A experiência tem mostrado que, tendo em conta os fenómenos quânticos, ambas as cargas podem funcionar simultaneamente.

Além disso, o experimento confirmou o óbvio absurdo do processo. Descobriu-se que um carregador de baixo consumo carrega a bateria com mais rapidez e eficiência do que um carregador mais potente.

O fenômeno de ordem indeterminada de causa e efeito, ou ICO, que a equipe explorou pode ter aplicações além de carregar uma nova geração de dispositivos de baixo consumo de energia. Os princípios por trás deles, incluindo o efeito de feedback aqui revelado, podem melhorar outras tarefas que envolvem termodinâmica ou processos que envolvem transferência de calor. Um exemplo promissor são os painéis solares, onde os efeitos térmicos podem reduzir a sua eficiência, mas os ICO podem ser utilizados para mitigar este efeito negativo e levar a um aumento da eficiência.