Un equipo de investigación científica australiano anunció recientemente que ha fabricado por primera vez un prototipo de batería cuántica que puede completar todo el proceso de "carga-almacenamiento-descarga de energía" mediante las leyes de la mecánica cuántica. Se considera un hito importante desde la concepción teórica hasta el dispositivo real. Este logro se completó bajo el liderazgo de James Quach, físico de CSIRO, la institución nacional de investigación científica de Australia, y se publicó en la revista "Light: Science & Applications". El equipo de investigación la denomina unidad de suministro de energía a nanoescala "prueba de concepto", lo que marca la transición de las baterías cuánticas de modelos de papel a dispositivos reales.
A diferencia de las baterías tradicionales, que son más difíciles de cargar rápidamente a medida que crecen, esta batería cuántica aprovecha el llamado "efecto colectivo": la sinergia entre múltiples unidades cuánticas permite al sistema lograr una carga más rápida cuando aumenta el número de unidades. Este mecanismo aparentemente contrario a la intuición se propuso teóricamente hace una década y ahora ha sido confirmado experimentalmente a nivel de hardware por primera vez.
Anteriormente, el equipo de Quachi había demostrado en sus primeros trabajos que las unidades cuánticas pueden compartir energía de "manera colectiva", pero cómo extraer eficazmente la energía una vez almacenada siempre ha sido un problema clave desde el punto de vista práctico. El nuevo dispositivo resuelve este problema en términos de diseño estructural y logra la liberación controlable de la energía del estado cuántico almacenado, sentando una base técnica para aplicaciones posteriores.
En este experimento, la batería cuántica utiliza láseres para la carga inalámbrica, y solo se necesitan femtosegundos para completar el estado completo, es decir, un tiempo de una billonésima de segundo. Más importante aún, puede mantener la energía almacenada en nanosegundos y su tiempo de almacenamiento es aproximadamente seis órdenes de magnitud más largo que el tiempo de carga; Según la analogía del investigador, si esta relación se amplía a la escala macro, equivale a una batería que se carga durante un minuto y puede mantener su energía durante varios años.
Actualmente, el dispositivo prototipo tiene una capacidad de sólo unos pocos miles de millones de electronvoltios, lejos de ser suficiente para alimentar cualquier dispositivo electrónico de la vida real. Kuach dijo que la tarea principal actual es continuar extendiendo el tiempo que se puede retener la energía en las baterías cuánticas para lograr un suministro de energía estable en escenarios prácticos como la electrónica de comunicaciones. Mantener la coherencia cuántica en la energía durante una escala de tiempo suficientemente larga es un requisito previo para la ingeniería.
Los expertos de la industria creen que la aplicación más prometedora de las baterías cuánticas a corto plazo no es reemplazar directamente las baterías de litio tradicionales, sino tomar la iniciativa en el servicio de dispositivos de vanguardia como las computadoras cuánticas. Dado que los sistemas de computación cuántica son extremadamente sensibles a la precisión y perturbación del suministro de energía, se espera que una fuente de alimentación que pueda entregar energía de manera "coherente" reduzca significativamente el ruido y mejore la estabilidad del sistema.
Andrew White, jefe del Laboratorio de Tecnología Cuántica de la Universidad de Queensland en Australia, que no participó en el proyecto, comentó en una entrevista con los medios que este resultado "muestra muy bellamente que la batería cuántica ya no es sólo una idea, sino que se ha convertido en un prototipo operativo". Él cree que esto permitirá que las baterías cuánticas pasen de las discusiones teóricas abstractas a la etapa de optimización sostenible y amplificación de la ingeniería.
Desde una perspectiva a más largo plazo, este experimento demuestra la posibilidad de una nueva clase de dispositivos de carga de velocidad ultrarrápida, que en el futuro podrían alimentar sistemas electrónicos avanzados, como procesadores de alto rendimiento, o incluso permitir la carga inalámbrica de dispositivos móviles a larga distancia. Kuach imagina que cuando los futuros drones o vehículos realicen tareas, podrán reponer energía a través de fuentes de luz controladas cuánticamente durante el movimiento. Sus baterías cuánticas internas se "encenderán" de forma inalámbrica mientras estén en funcionamiento, rompiendo así las limitaciones de las fuentes de energía tradicionales en cuanto a velocidad y método de reposición de energía.