Liberando o poder das baterias quânticas com códigos de física inovadores!

Baterias que não têm nada a ver com aquelas que usamos hoje © metamorworks/Shutterstock

Você acha que seu computador ou telefone demora muito para carregar? Então espere até que a física quântica se envolva, você pode se surpreender!

O reino da física quântica é um exemplo de busca intelectual que desafia nossa compreensão ao seu limite máximo. Embora os seus fundamentos teóricos tenham sido extensivamente delineados há mais de um século, este domínio permanece firme nos seus avanços e capacidade de surpreender. A Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear, ou CERN, explora ativamente as potencialidades da mecânica quântica. Notavelmente, o Google implementou medidas de segurança rigorosas para proteger os seus sistemas de computação quântica. No entanto, a integração generalizada destes dispositivos em ambientes domésticos continua a ser uma perspectiva distante.

A física quântica continua atualmente limitada principalmente à pesquisa experimental e a aplicações altamente especializadas. Em particular, as baterias quânticas representam uma área significativa de investigação, uma vez que desafiam os princípios tradicionais de causa e efeito, conduzindo potencialmente a uma mudança transformadora na forma como armazenamos e preservamos a energia eléctrica.

O princípio da superposição quântica

Para compreender totalmente esse avanço, você precisa estar familiarizado com um conceito-chave da física quântica: superposição. O físico da Universidade de Tóquio, Yuanbo Chen esclarece isso: “Normalmente, se o evento A causa o evento B, pensamos que B não pode causar A simultaneamente”. Uma afirmação que ilustra perfeitamente a lógica linear do mundo que conhecemos, onde causas e efeitos seguem uma ordem cronológica e unidirecional. Porém, na escala subatômica tudo é diferente. “ No entanto, avanços recentes na física teórica sugerem que, em certos cenários, cenários onde “A causa B” e “B causa A” poderiam ser simultaneamente reais. » explica Chen.

As partículas são capazes de existir em vários estados simultaneamente, o que é conhecido como princípio da superposição quântica. Este conceito é efetivamente ilustrado pelo famoso experimento mental do Gato de Schrödinger. Devido a este princípio, uma série de experimentos contra-intuitivos foram conduzidos, como a observação em 2009 de uma mudança quântica que permitiu que dois processos, A e B, ocorressem em uma superposição de ordens diferentes-ou A seguido por B ou B seguido por A, ou mesmo ambos ocorrendo simultaneamente.

Gato de Schrödinger, ilustração perfeita do princípio da superposição quântica © Mopic/Shutterstock

Baterias quânticas: uma revolução futura?

O grupo de pesquisa liderado por Chen contemplou a aplicação de princípios estabelecidos a uma bateria quântica. As baterias convencionais restauram a sua capacidade através da transformação de energia eléctrica em energia química, uma operação que envolve uma quantidade substancial de electrões. Numa publicação publicada na Physical Review Letters, os cientistas ilustraram como um fenómeno quântico poderia permitir um carregamento mais rápido de tal dispositivo, desafiando o conceito fundamental de causa e efeito.

Chen elucida que, utilizando um switch quântico, é possível estabelecer uma superposição entre dois estados distintos, um em que a sequência envolve a aplicação primeiro de A seguido de B, e outro em que a sequência envolve a aplicação de B antes de A. A equipe conduziu uma análise comparando três métodos de carregamento-sequencial, simultâneo e sobreposto-revelando que a técnica de empilhamento tem o potencial de melhorar significativamente o desempenho de carregadores de baixa potência, permitindo-lhes fornecer quantidades substancialmente maiores de energia em comparação com os carregadores convencionais de alta potência.

No momento, a criação de uma bateria quântica capaz de reter uma carga ainda não está no futuro. Chen, no entanto, permanece cauteloso, mas ainda assim otimista: “ Dada a situação atual, marcada por esforços experimentais limitados e pela contínua exploração teórica no campo das baterias quânticas, é difícil estimar um calendário preciso para a obtenção de resultados conclusivos”. A exploração desta tecnologia, mesmo que ainda numa fase preliminar, em todo o caso abre uma nova página no grande livro da física aplicada. No futuro, a forma como utilizamos a energia poderá ser radicalmente diferente.

As fontes para esta informação incluem publicações como Space, Futura Sciences, Cairn e Physical Review Letters.

*️⃣ Link da fonte:

Gato de Shrödinger , um estudo, Espaço , Futura Sciences , Cairn , Cartas de revisão física,