Cientistas da Organização de Pesquisa Científica e Industrial da Commonwealth (CSIRO) da Austrália revelaram o primeiro protótipo funcional de uma bateria quântica com uma propriedade incomum: quanto maior a bateria, mais rápido ela carrega. Com as baterias convencionais, acontece o contrário: quanto maior a capacidade, maior o tempo de carregamento. Mas o mundo quântico é tão peculiar que suas interações coletivas de partículas inerentes podem operar de forma contrária à nossa experiência cotidiana.
Fonte da imagem: CSIRO
A primeira bateria quântica de prova de conceito foi relatada em março deste ano. Pesquisadores da CSIRO demonstraram que ela poderia funcionar, mas não conseguiram demonstrar sua operação útil — extrair corrente dela para alimentar uma carga. Hoje, conforme relatado pela BBC, os desenvolvedores aprimoraram o protótipo adicionando outra camada funcional, o que lhes permite demonstrar a funcionalidade completa dessa bateria incomum. No entanto, nenhum outro detalhe está disponível, e os dados coletados serão posteriormente compilados em um artigo científico.
O protótipo é baseado em uma microcavidade óptica — uma estrutura composta por dois espelhos espaçados por aproximadamente 100 nm. Dentro dela, moléculas de corante orgânico são irradiadas com um laser. Isso cria uma forte ligação entre os fótons de luz e as moléculas da substância, formando estados híbridos de luz e matéria conhecidos como quase-partículas, ou polaritons. Isso leva ao efeito de superabsorção, no qual as moléculas deixam de agir individualmente — absorvendo energia independentemente umas das outras — e passam a agir de forma coordenada. Quanto mais moléculas desse tipo participarem do processo, maior será a taxa de acúmulo de energia. Em outras palavras, quanto maior a capacidade de tal bateria, mais rápido ela carregará.
Experimentos demonstraram que a bateria quântica pode carregar em femtosegundos e a energia armazenada é retida por nanossegundos, o que é aproximadamente um milhão de vezes mais do que o tempo de carregamento. O protótipo armazena uma quantidade ínfima de energia, equivalente a alguns bilhões de elétron-volts, portanto, ainda está longe de ser aplicado na prática em smartphones ou outros dispositivos.Mesmo que isso chegue a acontecer, o que muitos ainda duvidam, ainda está longe de ser usado em veículos elétricos. No entanto, em agosto, pesquisadores conseguiram adicionar camadas extras à bateria, permitindo extrair corrente elétrica do dispositivo de armazenamento quântico, marcando um grande passo da demonstração do princípio físico para um dispositivo totalmente funcional.
A principal vantagem do projeto proposto é sua capacidade de operar em temperatura ambiente. Outros projetos de baterias quânticas baseados em materiais supercondutores exigem resfriamento profundo abaixo de aproximadamente -150 °C ou até menos, limitando seu uso. Contudo, especialistas observam que o principal desafio permanece: aprender a extrair de forma eficiente a energia quântica armazenada de maneira estável e controlável.
A primeira aplicação mais provável da tecnologia será alimentar sistemas de computação quântica, onde a transferência de energia ultrarrápida poderia reduzir o consumo de energia e melhorar a escalabilidade dos processadores quânticos. A possibilidade de substituir as baterias convencionais em celulares e veículos elétricos ainda é um tema de debate — mesmo os cientistas, com suas mentes livres, hesitam em afirmar com certeza que tais produtos surgirão, pelo menos em um futuro próximo.
Os céticos acreditam que o projeto do ressonador óptico é fundamentalmente difícil de implementar como uma fonte estável de corrente controlada, muito menos para uso em eletrodomésticos ou veículos elétricos. A versão supercondutora é mais conveniente de implementar, mas é improvável que seja desenvolvida para funcionar com consumidores de alta potência.Definitivamente, não é adequado para alimentar aparelhos domésticos. No entanto, para alimentar plataformas quânticas, uma bateria quântica supercondutora parece ser uma solução viável, embora esteja atualmente em estágios iniciais de desenvolvimento. Mas devemos julgá-la com tanta severidade? O mundo tomou conhecimento das baterias quânticas há pouco mais de dez anos — em 2013 — e é improvável que a descoberta tenha sido amplamente aceita.