Avanços transformativos na tecnologia de baterias quânticas

por Liam O’Connor
5 comentários
Quantum batteries

O surgimento das baterias quânticas marca uma mudança significativa no domínio do armazenamento de energia, oferecendo maior eficiência e aplicações mais amplas em energia sustentável. Esta inovação é destacada por SciTechPost.com.

Os pesquisadores desenvolveram um método inovador para carregar baterias usando um conceito conhecido como “ordem causal indefinida”.

As baterias quânticas aproveitam a mecânica quântica para acumular, distribuir e armazenar energia, mostrando potencial para superar as baterias químicas tradicionais em cenários específicos de baixo consumo de energia. Uma equipe, incluindo membros da Universidade de Tóquio, utilizou um processo quântico único que desafia a causalidade tradicional, melhorando o desempenho das baterias quânticas e aproximando esta tecnologia futurística do uso prático.

Baterias quânticas: uma solução de energia sustentável

Embora o termo “quântico” muitas vezes evoque imagens da física subatómica e da computação quântica, também se aplica a outras tecnologias emergentes, como as baterias quânticas. Estas baterias prometem um potencial inexplorado em energia sustentável e potencial integração em futuros veículos eléctricos. A sua aplicabilidade estende-se a vários dispositivos portáteis e de baixo consumo de energia, particularmente em cenários onde as opções de recarga são limitadas.

Em cenários convencionais, carregar uma bateria com dois carregadores requer um processo sequencial, permitindo apenas duas possibilidades de pedido. No entanto, o efeito quântico inovador conhecido como ICO (Ordem Causal Indefinida) introduz uma abordagem radicalmente diferente para carregar baterias quânticas. Isto envolve vários carregadores existentes em várias ordens simultaneamente, graças à superposição quântica. Esta informação é creditada a uma publicação de 2023 de Chen et al.

Progresso na pesquisa de baterias quânticas

As baterias quânticas existem atualmente como experimentos de laboratório. Pesquisadores de todo o mundo estão explorando diferentes aspectos para, eventualmente, criar uma bateria quântica funcional e prática. Yuanbo Chen, um estudante de pós-graduação, e o professor associado Yoshihiko Hasegawa, do Departamento de Engenharia de Informação e Comunicação da Universidade de Tóquio, estão se concentrando na otimização do processo de carregamento de baterias quânticas. Espera-se que as baterias quânticas sejam altamente eficientes, dependendo principalmente do seu mecanismo de carregamento.

Chen explica que as baterias tradicionais de dispositivos de baixo consumo, como as de smartphones ou sensores, dependem de produtos químicos como o lítio para armazenar carga. Em contraste, as baterias quânticas usam elementos microscópicos como matrizes de átomos. Governadas pela física quântica, estas partículas microscópicas oferecem oportunidades para desafiar e possivelmente alterar a nossa compreensão dos fenómenos em pequenas escalas, particularmente no que diz respeito ao tempo.

Apesar de ser maior que as baterias AA padrão, a bateria quântica experimental apresenta características de carregamento que podem aprimorar futuras baterias de smartphones. Esta pesquisa é creditada a Zhu et al., 2023.

Técnicas inovadoras de carregamento quântico

A equipe de pesquisa, incluindo Gaoyan Zhu e o professor Peng Xue, do Centro de Pesquisa em Ciência Computacional de Pequim, fez experiências com dispositivos ópticos como lasers, lentes e espelhos para carregar uma bateria quântica. A sua abordagem exigia um efeito quântico onde os eventos não têm uma ligação causal tradicional. Ao contrário dos métodos anteriores que envolvem estágios de carga sequenciais, esta abordagem utiliza o efeito ICO, permitindo a coexistência de múltiplas direções de causalidade em uma superposição quântica.

Contrariamente às expectativas habituais, a ICO revelou que um carregador de menor potência poderia carregar uma bateria mais potente com mais eficiência do que um carregador de maior potência usando a mesma configuração. Esta descoberta é atribuída a Chen et al., 2023.

Implicações futuras da pesquisa de baterias quânticas

De acordo com Chen, a exploração da ICO mostrou que o método de carregamento das baterias baseadas em partículas quânticas influencia significativamente o seu desempenho. A equipe observou melhorias substanciais no armazenamento de energia e na eficiência térmica. Eles descobriram que usar um carregador de menor potência sob o ICO poderia produzir níveis de energia mais elevados e maior eficiência em comparação com um carregador de alta potência.

Além de melhorar dispositivos de baixo consumo de energia, o princípio ICO tem aplicações mais amplas, incluindo a melhoria de tarefas termodinâmicas ou processos de transferência de calor. Por exemplo, os painéis solares, muitas vezes afetados por ineficiências térmicas, poderiam beneficiar do ICO para aumentar a sua eficiência.

Esta pesquisa, intitulada “Carregando baterias quânticas via ordem causal indefinida: teoria e experimento” por Zhu, Chen, Hasegawa e Xue, foi publicada em 13 de dezembro de 2023 na Physical Review Letters, com um DOI de 10.1103/PhysRevLett.131.240401.

A pesquisa recebeu apoio da Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (subsídios 92265209 e 12025401). Yoshihiko Hasegawa reconhece o financiamento do JSPS KAKENHI Grant Number JP22H03659, e Yuanbo Chen reconhece o apoio do JST SPRING, Grant Number JPMJSP2108.

Perguntas frequentes (FAQs) sobre baterias Quantum

O que são baterias quânticas?

As baterias quânticas representam um avanço significativo na tecnologia de baterias, utilizando princípios da mecânica quântica para armazenar e distribuir energia. Elas prometem ser mais eficientes que as baterias químicas convencionais, especialmente em aplicações de baixo consumo de energia.

Como as baterias quânticas diferem das baterias tradicionais?

Ao contrário das baterias tradicionais que utilizam produtos químicos como o lítio para armazenar carga, as baterias quânticas empregam partículas microscópicas, como conjuntos de átomos. Eles operam de acordo com as leis da física quântica, permitindo armazenamento de energia potencialmente mais eficiente e processos de carregamento exclusivos.

Qual é o método de carregamento inovador usado em baterias quânticas?

As baterias quânticas utilizam um novo efeito quântico chamado Ordem Causal Indefinida (ICO). Isto permite que múltiplos eventos de carga ocorram em diferentes sequências simultaneamente, um conceito que não é possível na física clássica. Espera-se que este método melhore significativamente a eficiência do carregamento.

Onde as baterias quânticas podem ser aplicadas?

Embora ainda em fase experimental, as baterias quânticas têm potencial para utilização em soluções energéticas sustentáveis e em dispositivos portáteis de baixo consumo de energia, como smartphones e sensores. Eles também poderão encontrar aplicações em futuros veículos elétricos e outras inovações tecnológicas.

Quais são as implicações do efeito ICO nas baterias quânticas?

O efeito ICO em baterias quânticas mostrou que um carregador de menor potência pode carregar com eficiência uma bateria mais potente, invertendo a relação convencional entre a potência do carregador e a capacidade da bateria. Isto poderia levar a soluções de carregamento mais eficientes e versáteis em diversas aplicações.

Quem está liderando a pesquisa em tecnologia de baterias quânticas?

As principais pesquisas neste campo estão sendo conduzidas por equipes em todo o mundo, incluindo contribuições notáveis de Yuanbo Chen e do Professor Associado Yoshihiko Hasegawa da Universidade de Tóquio, bem como colaboração com pesquisadores como Gaoyan Zhu e Professor Peng Xue do Centro de Pesquisa em Ciência Computacional de Pequim.

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5 comentários

Mike87 Dezembro 22, 2023 - 4:49 am

Então, quando podemos esperar que essas baterias cheguem ao mercado? Alguma ideia? porque a bateria do meu telefone acaba muito rápido, poderia usar um desses.

Responder
Rajesh_S Dezembro 22, 2023 - 6:12 am

um pouco cético sobre como isso é prático, carregar uma bateria em vários pedidos ao mesmo tempo? parece bom demais para ser verdade.

Responder
Samuel G. Dezembro 22, 2023 - 8:42 am

coisas realmente interessantes sobre baterias quânticas, mas meio difícil de entender todo o jargão técnico, talvez simplificar um pouco mais?

Responder
LindaQ Dezembro 22, 2023 - 5:07 pm

Sou só eu ou isso parece ficção científica? Quero dizer, baterias que usam mecânica quântica são muito loucas.

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Jessie K. Dezembro 23, 2023 - 12:05 am

Adorei a parte sobre energia sustentável, já é hora de obtermos alguns avanços reais nessa área.

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