La batería del futuro ya existe: es cuántica, se carga más rápido y rompe todas las reglas conocidas hasta ahora

El físico Paul Davies sostiene que un dispositivo verdaderamente “cuántico” es aquel que utiliza las inusuales reglas de la mecánica cuántica para ofrecer resultados sorprendentes y prácticos. El último progreso en esta revolución cuántica es la primera batería cuántica del planeta. Aunque por el momento es solo un prototipo, posee un gran potencial.

La idea de las baterías cuánticas fue presentada en 2013, proponiendo un pequeño sistema de mecánica cuántica capaz de almacenar energía temporalmente y transferirla. Sin embargo, durante varios años fue solo una teoría hasta que en 2018 un grupo de investigadores australianos decidió intentar construir una batería cuántica funcional. Ahora, ocho años después, afirman haber encontrado un modelo viable para la fabricación de baterías cuánticas a gran escala, y han publicado sus hallazgos en Light: Science & Applications.

“Mi mayor anhelo es un futuro donde podamos recargar los autos eléctricos mucho más rápidamente que lo que tardamos en llenar un tanque de combustible, o poder cargar dispositivos de manera inalámbrica a grandes distancias”, expresó James Quach, autor principal del estudio e investigador en CISRO, la agencia científica de Australia. “Este trabajo valida el interesante potencial de las baterías cuánticas para el almacenamiento de energía, de manera rápida y más eficiente que otros sistemas existentes”.

“Completamente diferente”

A diferencia de las baterías convencionales, que requieren más tiempo de carga en función de su tamaño, las baterías cuánticas necesitan menos tiempo para cargarse a medida que aumentan de tamaño. Este comportamiento es radicalmente distinto y se debe a efectos colectivos en la física cuántica, como explicó Quach en una columna de The Conversation.

“En condiciones adecuadas, las unidades de almacenamiento de las baterías cuánticas no funcionan de manera individual, sino de manera colectiva. Como si cada unidad fuera consciente de la presencia de las otras, y su presencia acelerara la carga. Es extraño, ¿verdad?”, escribió Quach.

La concreción de un concepto

El nuevo prototipo se asemeja a un “sándwich” de metal con múltiples capas, cada una cumpliendo funciones específicas como captar luz, establecer el gradiente de energía de la batería, entre otros. En una versión anterior de la batería que el grupo de Quach demostró en 2022, confirmaron que, como se predecía teóricamente, las baterías cuánticas más grandes se cargan en menos tiempo.

La más reciente demostración del concepto incluyó una capa adicional para extraer energía de este sándwich cuántico y convertirla en corriente eléctrica, según explicó Quach. La batería puede ser cargada de forma inalámbrica con un láser y no depende de recursos químicos como las baterías convencionales.

El equipo también utilizó técnicas espectroscópicas para confirmar que el sándwich funcionaba como una batería, y encontraron que el sistema podía almacenar energía durante “seis órdenes de magnitud más de lo que requería la carga”, afirmaron los investigadores en declaraciones.

Llegará, aunque no será pronto

Es importante destacar que la capacidad actual del prototipo es de miles de millones de volts de electrón. En términos comparativos, la escala de la unidad es similar a la que se utiliza para referirse a la masa de protones individuales, por lo que es extremadamente pequeña. Además, la batería mantiene su carga solo durante unos nanosegundos.

Quach es consciente de esta limitación y en su columna menciona que el equipo está buscando escalar el prototipo para aumentar su tiempo de carga. También señaló que las baterías cuánticas podrían ser más adecuadas para dispositivos cuánticos como las computadoras cuánticas, en lugar de otros aparatos como los teléfonos inteligentes.

Se trata de un logro notable. Andrew White, físico cuántico de la Universidad de Queensland, quien no participó en este nuevo trabajo, comentó a The Guardian que la demostración del concepto “es un buen trabajo que demuestra que la batería cuántica es más que una simple idea: es un prototipo funcional”.

“Esperamos desarrollar un diseño híbrido que combine la velocidad de carga excepcional de la batería cuántica con el prolongado tiempo de almacenamiento de la batería clásica”, afirmó. “Este avance es un testimonio de un siglo de trabajo teórico de los científicos cuánticos que nos precedieron. Todo progreso lleva tiempo, pero las baterías cuánticas sin duda están ahora en nuestro horizonte”.

Este artículo ha sido traducido de Gizmodo US por Lucas Handley. Aquí podrás encontrar la versión original.