As baterias têm sido a espinha dorsal da revolução tecnológica, alimentando desde os dispositivos mais simples até os complexos sistemas que impulsionam nossas vidas diárias.
No entanto, à medida que a demanda por soluções de armazenamento de energia mais eficientes e poderosas cresce, os cientistas estão se voltando para o estranho e fascinante mundo da física quântica para encontrar respostas inovadoras.
Em um estudo recente, físicos da Universidade de Tóquio e do Centro de Pesquisa em Ciência Computacional de Pequim criaram e testaram uma bateria quântica (ZHU, 2023).
Enquanto as baterias convencionais operam dentro dos limites das leis clássicas da física, essas baterias quânticas exploram o comportamento único de partículas microscópicas governadas pela mecânica quântica.
Ao contrário das baterias tradicionais, que utilizam produtos químicos como o lítio para armazenar carga, as baterias quânticas empregam arrays de átomos e exploram um fenômeno quântico conhecido como superposição.
Nesse estado peculiar, as partículas existem em uma imensa quantidade de estados possíveis até serem medidas, alterando a ordem linear do tempo e permitindo que eventos ocorram ao longo de dois caminhos simultâneos.
O líder do estudo, Yuanbo Chen, explica: “Enquanto as baterias químicas são regidas pelas leis clássicas da física, as partículas microscópicas são de natureza quântica, então temos a chance de explorar maneiras de usá-las que dobrem ou até quebrem nossas noções intuitivas do que acontece em pequenas escalas.”
A equipe de pesquisa, que inclui o físico Gaoyan Zhu, construiu experimentalmente uma bateria quântica em um ambiente de laboratório repleto de lasers, lentes e espelhos.
Imagem: ZHU, 2023.
Eles exploraram um fenômeno quântico chamado superposição de ordens causais, onde eventos podem ocorrer em ordens simultâneas e influenciar uns aos outros de maneira contraintuitiva.
Um dos aspectos mais interessantes dessa abordagem é a aplicação da sobreposição quântica de ordens causais ao armazenamento de energia.
Os pesquisadores desenvolveram um sistema capaz de realizar estágios de carga simultâneos, resultando em melhorias significativas no armazenamento de energia e eficiência térmica.
Essa pesquisa pioneira representa um passo significativo na busca por soluções de armazenamento de energia mais avançadas e eficientes.
Embora a bateria quântica esteja atualmente em um estágio inicial, sendo mais semelhante a uma rede de lasers em um laboratório, os resultados experimentais sinalizam um caminho promissor para o futuro.
Enquanto as baterias quânticas ainda estão longe de serem integradas em dispositivos cotidianos, elas oferecem um vislumbre emocionante do que a física quântica pode proporcionar ao campo do armazenamento de energia.
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Referências
ZHU, Gaoyan et al. Charging Quantum Batteries via Indefinite Causal Order: Theory and Experiment. Physical Review Letters, v. 131, n. 24, p. 240401, 2023. Disponível em: <link>. Acesso em: 25 dez 2023.
Cite-nos
SANTOS, Fábio. Baterias quânticas prometem eficiência ao combinar energia com o tempo. Ciência Mundo, dez 2023. Disponível em: . Acesso em: 05 maio 2024.
Graduado em Sistemas de Informação pela FEUC-RJ e mestre em Representação de Conhecimento e Raciocínio pela UNIRIO. Fábio é editor e fundador do portal Ciência Mundo. É dedicado à produção de conteúdos relacionados a astronomia, física, arqueologia e inteligência artificial.
