Baterias quânticas poderiam ser carregadas quebrando nosso entendimento do tempo
O princípio da causalidade é essencial para nossa percepção do mundo real. Por exemplo, um copo se quebra porque é derrubado, e não o contrário. Contudo, essa lógica não é sempre válida no universo da mecânica quântica. Estudos recentes revelaram como essa peculiaridade pode ser aplicada para alimentar uma bateria quântica.
Curiosamente, as baterias quânticas parecem ser alimentadas por conceitos paradoxais. Em teoria, elas armazenam energia nos estados quânticos de átomos e moléculas. No entanto, a situação se torna incomum assim que se introduz o conceito de “quântico”. Pesquisas recentes sugerem que as baterias quânticas podem operar desafiando a relação tradicional de causa e efeito.
Yuanbo Chen, um dos pesquisadores do estudo, explica que, “As baterias convencionais, usadas em dispositivos como smartphones ou sensores, geralmente dependem de substâncias químicas como o lítio para armazenar energia. Em contraste, as baterias quânticas utilizam entidades minúsculas, como arranjos de átomos. Enquanto as baterias ordinárias seguem as leis da física clássica, essas pequenas entidades obedecem à mecânica quântica. Isso nos dá a oportunidade de explorar seu uso de maneiras que podem modificar ou até ignorar completamente nossa compreensão usual dos eventos em escalas menores. O modo como as entidades quânticas podem desafiar nossa percepção básica do tempo é particularmente intrigante para mim.”
No mundo da física clássica, que rege nossas experiências cotidianas, a sequência de causa e efeito é linear e direta. Por exemplo, um copo cai e depois se quebra; o ato de quebrar não causa a queda. No entanto, essa limitação não é necessariamente aplicável no misterioso mundo da física quântica. Incorporar esse paradoxo no design de uma bateria quântica pode potencialmente aumentar sua eficiência.
Neste estudo inovador, pesquisadores da Universidade de Tóquio usaram uma série de lasers, lentes e espelhos em um ambiente de laboratório para simular uma bateria quântica em maior escala. Normalmente, carregar essas baterias envolveria várias etapas que ocorrem sucessivamente. No entanto, a equipe utilizou um fenômeno quântico conhecido como ordem causal indefinida (OCI). Basicamente, ao colocar o sistema em um estado de superposição quântica, a sequência causal pode existir simultaneamente em ambas as direções, permitindo que os processos de carregamento ocorram juntos, em vez de um após o outro.
Chen observa, “Com OCI, nossos experimentos revelaram que o método de carregamento de uma bateria baseada em partículas quânticas pode influenciar significativamente seu desempenho. Observamos melhorias substanciais tanto na capacidade de energia quanto na eficiência térmica do sistema. De forma interessante, e um tanto contra a intuição, descobrimos que o uso de um carregador de menor potência poderia gerar níveis de energia mais altos e eficiência maior em comparação com o uso de um carregador de maior potência no mesmo sistema.”
Embora o conceito de baterias quânticas possa ser difícil de compreender para muitos, elas têm o potencial de se tornar uma realidade prática. Atualmente, estão limitadas a experimentos de laboratório, mas os pesquisadores estão gradualmente explorando vários aspectos dessas baterias, com o objetivo de eventualmente integrá-las em uma unidade funcional. A ideia de que a ordem dos eventos pode ser manipulada em uma escala quântica abre um leque de possibilidades para a inovação tecnológica. À medida que avançamos, a compreensão e a aplicação da física quântica poderão revolucionar não apenas o armazenamento de energia, mas também muitos outros campos da ciência e da tecnologia. [New Atlas]
