Em uma bateria típica, íons carregados se movem em uma direção através de um meio quando a bateria é carregada, depois invertem a direção para liberar energia armazenada. Esse processo continua até que a capacidade da bateria diminua, levando à perda rápida de energia e redução da utilidade. No entanto, físicos estão explorando métodos inovadores de armazenamento de energia em dispositivos portáteis, inspirando-se em um peculiar fenômeno quântico que afeta o tempo e outras ocorrências extraordinárias.
Baterias convencionais para dispositivos de baixa potência, como smartphones e sensores, geralmente utilizam químicos como lítio para armazenamento de carga. Em contraste, uma bateria quântica emprega partículas microscópicas, como arranjos de átomos. Yuanbo Chen, um estudante de pós-graduação em física na Universidade de Tóquio, e Gaoyan Zhu do Beijing Computational Science Research Centre, parte da China Academy of Engineering Physics, colaboraram neste conceito. Sua equipe se concentrou em criar uma bateria quântica capaz de estágios de carregamento simultâneos, visando aprimorar o armazenamento de energia e a eficiência térmica.
Diferentemente das baterias químicas, que aderem às leis da física clássica, partículas microscópicas exibem propriedades quânticas. Isso permite a exploração de métodos de utilização únicos que desafiam ou até mesmo desafiam a compreensão convencional de fenômenos em pequenas escalas. A equipe de Chen e Zhu não foi a primeira a conceituar uma bateria quântica, mas realizaram testes experimentais em um laboratório usando lasers, lentes e espelhos.
Em 2019, pesquisadores canadenses propuseram um design de bateria quântica que teoricamente nunca perde sua carga. Seu conceito depende de um mecanismo quântico diferente, induzindo componentes quânticos em um ‘estado escuro’ onde o material não pode interagir ou perder energia para o ambiente.
A abordagem de Zhu e colegas é baseada em um fenômeno quântico conhecido como superposição, frequentemente associado à computação quântica. Neste estado, partículas existem em múltiplos estados potenciais até serem medidas. Essa superposição também perturba a ordem convencional do tempo, como pesquisas recentes indicaram. Na física clássica e na vida cotidiana, eventos seguem uma sequência linear, como causa antes do efeito. No entanto, no reino quântico, essa ordem linear colapsa, e a superposição permite que eventos ocorram em caminhos paralelos simultaneamente. Isso perturba o conceito tradicional de tempo, pois um evento que segue outro também pode influenciar o resultado do evento anterior, já que ambas as sequências (A antes de B e B antes de A) são simultaneamente válidas.
Para aproveitar isso para o armazenamento de energia, os pesquisadores utilizaram um interruptor quântico, experimentando com várias configurações de carregador. Eles desenvolveram um sistema capaz de extrair energia de dois carregadores ao mesmo tempo. Esta pesquisa representa um avanço significativo no campo da física quântica e suas aplicações práticas, particularmente em tecnologias de armazenamento de energia. O potencial para baterias quânticas oferece um vislumbre de um futuro onde o armazenamento de energia é mais eficiente e possivelmente tem uma vida útil mais longa do que as baterias químicas atuais.
