Embora as baterias tenham melhorado nos últimos tempos, em seu núcleo, as baterias de hoje ainda operam com os mesmos princípios eletroquímicos básicos desenvolvidos na década de 18 ^º e 19 ^º séculos. Alguns físicos estão se perguntando se os fenômenos quânticos podem revolucionar a química das baterias convencionais e levar ao desenvolvimento de uma classe inteiramente nova de baterias potencialmente mais potentes.

Em um novo estudo publicado em Cartas de revisão física , os físicos Dario Ferraro e co-autores do Instituto Italiano de Tecnologia de Gênova, Itália, teoricamente demonstraram uma aceleração quântica para o tempo de carregamento de baterias quânticas, em analogia com a aceleração quântica que foi demonstrada anteriormente para processamento de informações em computação quântica.

"Nós mostramos isso, mesmo em um modelo simples, mas realista, o poder de carga pode ser consideravelmente aprimorado com a exploração adequada das regras da mecânica quântica, "Ferraro disse Phys.org . "Baterias quânticas, uma vez realizado experimentalmente, pode ser usado em contextos onde a rapidez do processo de carga / descarga é crucial. Como uma aplicação possível, pode-se imaginar a realização de fontes de alimentação em nanoescala para fornecer energia a dispositivos miniaturizados diretamente no local. "

Em seu trabalho, os físicos mostraram que enredar as unidades de uma bateria quântica, e, em seguida, acoplar todas as unidades à mesma fonte de energia quântica, resulta em um aprimoramento coletivo quântico na potência de carregamento em comparação com o caso em que as unidades são carregadas individualmente, em paralelo. O aprimoramento aumenta conforme o número de unidades aumenta (especificamente, quando uma bateria quântica consiste em N unidades, a vantagem quântica é dimensionada como a raiz quadrada de N )

Os pesquisadores atribuem o tempo de carregamento mais rápido ao emaranhamento quântico entre as unidades. Eles explicam que as unidades são todas acopladas a um modo eletromagnético quantizado comum, e os fótons da fonte de energia medeiam uma interação de longo alcance entre as unidades, gerando emaranhamento entre eles.

O trabalho se baseia em ideias abstratas anteriores sobre como acelerar o tempo de carregamento de baterias quânticas por meio de carregamento coletivo, tornar esses conceitos mais concretos e colocá-los em bases experimentalmente viáveis. Os pesquisadores esperam que o sistema proposto possa ser realizado experimentalmente com a tecnologia de ponta atual, como qubits supercondutores, pontos quânticos, ou cristais fotônicos, entre outras possibilidades.

"Nosso trabalho visa criar uma ponte entre os teoremas da física matemática abstrata e a implementação experimental real de baterias quânticas, "Disse Ferraro.

Em trabalho futuro, os pesquisadores também planejam investigar outro resultado interessante do novo estudo, que é a existência de uma compensação entre o poder de carga da bateria quântica e sua capacidade de armazenamento de energia.

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