Un estudio demuestra que las baterías cuánticas son posibles

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Un estudio demuestra que las baterías cuánticas son posibles

Representación creativa de una batería cuántica. / Robotitus

Un grupo de investigadores ha evidenciado un efecto cuántico con el potencial de revolucionar el proceso de carga de las baterías, lo que resultaría en métodos de carga más eficientes. Los hallazgos se publicaron en Physical Review Letters.

A diferencia de las baterías convencionales, que transforman energía eléctrica en energía química mediante un flujo considerable de electrones, el nuevo estudio profundiza en el ámbito cuántico, un terreno en el que las reglas se desligan de lo ordinario.

Yuanbo Chen, físico de la Universidad de Tokio y coautor del estudio, explica a Live Science: la mecánica cuántica, al no adherirse siempre a una relación lineal entre causa y efecto, desencadena fenómenos donde la causalidad puede presentarse de manera simultánea en dos eventos.

Este principio está arraigado en la superposición cuántica, una característica que permite a las partículas existir en múltiples estados al mismo tiempo hasta que son observadas. Tal concepto ha dado lugar a diversos experimentos que desafían nuestra comprensión convencional de la realidad, entre los cuales se incluye el célebre experimento mental del gato de Schrödinger.

 

Aplicando la cuántica 

El estudio se enfoca en un fenómeno denominado orden causal indefinido, observado mediante un interruptor cuántico. Este dispositivo dirige un fotón por trayectorias divergentes, generando dos versiones del mismo, cada una siguiendo una ruta distinta. Al aplicar dos procesos en diferentes secuencias según la ruta, los investigadores lograron la superposición de ambos órdenes de eventos en un solo fotón.

Chen y su equipo aplicaron este concepto a una batería cuántica, un dispositivo teórico capaz de almacenar energía de fotones y con potencial para cargar más rápidamente que las baterías tradicionales.

Así, exploraron tres métodos de carga: secuencial, simultáneo y mediante superposición, este último difumina el orden de entrada. Los cálculos demostraron que el método de superposición podría permitir que un cargador de baja potencia, codificado causalmente, suministre energía de manera más eficiente que un cargador convencional de alta potencia.

Para comprobar esto, llevaron a cabo un experimento de prueba utilizando luz. Enviaron fotones a través de un interruptor cuántico, dividiéndolos en dos versiones, cada una tomando una ruta distinta. Luego, sometieron los fotones a dos polarizadores en diferentes secuencias. El resultado fue la codificación causal de los fotones.

 

Las baterías del futuro

El siguiente paso es desarrollar una batería cuántica física capaz de mantener una carga. Aunque la primera evidencia experimental de esta batería cuántica se publicó el año pasado, su potencial tecnológico es enorme.

Chen, consciente de los desafíos por delante, destaca el estado actual de esfuerzos experimentales limitados y la continua exploración teórica en el ámbito de las baterías cuánticas.

Establecer un cronograma preciso para obtener resultados concluyentes en este campo es difícil. Sin embargo, esta investigación representa un paso significativo hacia el aprovechamiento del potencial de la mecánica cuántica para aplicaciones prácticas. Este progreso nos permitirá mejorar la tecnología de baterías e innovar en diversos campos que demandan un almacenamiento y una transferencia de energía más eficientes.

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