No mundo quântico, (quase) tudo é possível. Exemplo disso são as baterias quânticas que, no futuro, poderiam carregar mais depressa se rompessem as leis convencionais da causalidade.
As baterias convencionais, que encontramos em smartphones ou sensores, usam produtos químicos, como o lítio, para armazenar carga e são carregadas convertendo energia elétrica em energia química. Já as baterias quânticas usam partículas microscópicas, como conjuntos de átomos.
Nesta nova experiência, uma equipa de investigadores demonstrou como um estranho efeito quântico pode levar as baterias quânticas a carregar mais rapidamente e com mais eficiência.
“Apesar de as baterias químicas serem regidas pelas leis clássicas da Física, as partículas microscópicas são de natureza quântica, pelo que temos a oportunidade de explorar formas de as usar que podem distorcer ou mesmo romper com as nossas noções intuitivas sobre o que acontece em pequenas escalas”, começou por explicar Yuanbo Chen.
Nesta investigação, “concentramo-nos em saber como as partículas quânticas podem servir para perturbar uma das nossas experiências mais fundamentais, o tempo”, continuou o investigador.
Na Física clássica, a causalidade é linear: por exemplo, se deixarmos cair um copo (evento A) ele irá partir-se (evento B), e não é possível reverter a relação entre esses dois eventos.
No entanto, no assustador mundo da Física quântica, este limite não precisa de ser aplicado – e o que os cientistas descobriram é que incorporar esse paradoxo em baterias quânticas pode ajudar a torná-las mais eficientes.
(dr) 2023 Chen et al.
Segundo o Live Science, os investigadores da Universidade de Tóquio conduziram uma experiência em laboratório que envolveu lasers, lentes e espelhos que atuam como uma bateria quântica em grande escala.
Carregar estas baterias requer várias fases de carregamento, mas nesta experiência a equipa aproveitou um efeito quântico chamado ordem causal indeterminada.
Num sistema em superposição quântica, como este, a ordem causal pode existir em ambas as direções ao mesmo tempo, permitindo que as várias fases de carga funcionem simultaneamente, em vez de sequencialmente.
“Com a ordem causal indeterminada, demonstramos que a forma como carregamos uma bateria feita de partículas quânticas pode ter um impacto significativo no seu desempenho”, salientou Chen.
“Observamos enormes ganhos tanto em energia armazenada quanto em eficiência térmica no sistema. E de forma um tanto contraintuitiva, descobrimos um efeito surpreendente de uma interação que é o oposto do que poderíamos esperar: um carregador de baixa potência usa o mesmo dispositivo que um carregador de potência comparativamente maior e é capaz de fornecer mais energia com maior eficiência.”
Os seus cálculos foram aplicados a uma experiência envolvendo luz. Ao enviar fotões através de um interruptor quântico com dois caminhos possíveis, os cientistas dividiram as partículas de luz em duas versões possíveis de si mesmas, cada uma percorrendo um caminho diferente.
Depois de submeter a luz a duas entradas que a polarizariam numa ordem diferente (A depois B ou B e depois A), os especialistas mediram a polarização e descobriram que os fotões individuais tinham sido baralhados de forma causal.
O próximo desafio é criar uma bateria quântica física capaz de reter carga. Contudo, como a primeira evidência experimental de uma bateria quântica só foi publicada no ano passado, esse feito pode não acontecer tão cedo.
Estas descobertas foram detalhadas num artigo científico, recentemente publicado na Physical Review Letters.
Ver pra crer
Até agora é tudo uma miragem, que é também algo quântico
Então não vai ser preciso usar lítio?