As baterias fazem parte da vida cotidiana. Uma bateria clássica, a pilha de Volta, converte energia química em voltagem, que pode alimentar circuitos eletrônicos. Em muitas tecnologias quânticas, circuitos ou dispositivos são baseados em materiais supercondutores. Em tais materiais, correntes podem fluir sem a necessidade de uma tensão aplicada; Portanto, não há necessidade de uma bateria clássica em tal sistema. Essas correntes são chamadas de supercorrentes porque não apresentam nenhuma perda de energia. Eles são induzidos não por uma voltagem, mas por uma diferença de fase da função de onda do circuito quântico, que está diretamente relacionado com a natureza ondulatória da matéria. Um dispositivo quântico capaz de fornecer uma diferença de fase persistente pode ser visto como uma bateria de fase quântica, que induz supercorrentes em um circuito quântico.

Nesse trabalho, os autores apresentam os resultados de uma colaboração teórica e experimental que levou à fabricação da primeira bateria de fase quântica. A ideia foi concebida pela primeira vez em 2015, por Sebastian Bergeret do grupo de física mesoscópica do Centro de Física de Materiais (CFM, CSIC-UPV / EHU), uma iniciativa conjunta do Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) e da Universidade do País Basco (UPV / EHU), e Ilya Tokatly, Professor Ikerbasque no grupo de Nano-Biospectroscopia da UPV / EHU, ambos pesquisadores associados do Donostia International Physics Center (DIPC). Eles propuseram um sistema teórico com as propriedades necessárias para construir a bateria de fase. Consiste em uma combinação de materiais supercondutores e magnéticos com um efeito relativístico intrínseco, chamado acoplamento spin-órbita.

Alguns anos depois, Francesco Giazotto e Elia Strambini do Instituto NEST-CNR, Pisa, identificou uma combinação de material adequada e fabricou a primeira bateria de fase quântica, cujos resultados agora são publicados na revista Nature Nanotechnology . Consiste em um nanofio InAs dopado com n formando o núcleo da bateria (a pilha) e condutores supercondutores de Al como pólos. A bateria é carregada pela aplicação de um campo magnético externo, que então pode ser desligado.

Cristina Sanz-Fernández e Claudio Guarcello também do CFM adaptaram a teoria para simular os achados experimentais.

O futuro desta bateria está sendo aprimorado ainda mais no CFM em uma colaboração entre o Nanophysics Lab e o Mesoscopic Physics Group. Este trabalho contribui para os enormes avanços que estão sendo feitos na tecnologia quântica que devem revolucionar as técnicas de computação e sensoriamento, assim como remédios, e telecomunicações no futuro próximo.