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(noticias nanowerk) Las baterías que utilizan fenómenos cuánticos para recolectar, distribuir y almacenar electricidad prometen superar las capacidades y utilidad de las baterías químicas tradicionales en ciertas aplicaciones de baja potencia. Por primera vez, investigadores de la Universidad de Tokio están utilizando un proceso cuántico contrario a la intuición que ignora las nociones tradicionales de causalidad para mejorar el rendimiento de las llamadas baterías cuánticas y acercar esta tecnología del futuro a la realidad.
Sus resultados fueron publicados en Cartas de examen físico (“Carga de baterías cuánticas mediante una secuencia causal indeterminada: teoría y experimento”).
Las tesis centrales
Investigación
Cuando escuchas la palabra «cuántica», la física que gobierna el mundo subatómico, los avances en la computación cuántica a menudo aparecen en los titulares, pero hay otras tecnologías cuánticas próximas a las que vale la pena prestar atención. Uno de esos elementos es la batería cuántica, cuyo nombre, aunque inicialmente desconcertante, encierra un potencial inexplorado para soluciones energéticas sostenibles y una posible integración en futuros vehículos eléctricos. Sin embargo, estos nuevos dispositivos están preparados para encontrar uso en diversas aplicaciones portátiles y de bajo consumo, especialmente cuando las opciones de carga son escasas.
Actualmente, las baterías cuánticas solo existen como experimentos de laboratorio, y investigadores de todo el mundo están trabajando en los diversos aspectos que algún día se reunirán en una aplicación práctica y completamente funcional. El estudiante de posgrado Yuanbo Chen y el profesor asociado Yoshihiko Hasegawa del Departamento de Ingeniería de la Información y las Comunicaciones de la Universidad de Tokio están estudiando la mejor manera de cargar una batería cuántica, y aquí es donde entra en juego el tiempo. Una de las ventajas de las baterías cuánticas es que deberían ser increíblemente eficientes, pero eso depende de la forma en que se carguen.
«Las baterías actuales para dispositivos de bajo consumo, como teléfonos inteligentes o sensores, suelen utilizar productos químicos como el litio para almacenar carga, mientras que una batería cuántica utiliza partículas microscópicas como conjuntos atómicos», dijo Chen. «Si bien las baterías químicas se rigen por las leyes clásicas de la física, las partículas microscópicas son de naturaleza cuántica, lo que nos brinda la oportunidad de explorar formas de usarlas que doblegan o incluso destruyan nuestra comprensión intuitiva de lo que sucede a pequeñas escalas». particularmente por la forma en que las partículas cuánticas pueden contribuir a violar una de nuestras experiencias más fundamentales, la del tiempo”.
En colaboración con el investigador Gaoyan Zhu y el profesor Peng, no están relacionados causalmente como las cosas cotidianas.
Los métodos anteriores para cargar una batería cuántica implicaban una serie de etapas de carga sucesivas. Sin embargo, aquí el equipo utilizó un nuevo efecto cuántico al que llaman “orden causal indeterminado” o ICO. En el dominio clásico, la causalidad sigue un camino claro, lo que significa que si el evento A conduce al evento B, se elimina la posibilidad de que BA lo cause. Sin embargo, a escala cuántica, ICO permite que existan ambas direcciones de causalidad en la llamada superposición cuántica, donde ambas pueden ser ciertas al mismo tiempo.
«Con ICO, demostramos que la forma en que se carga una batería hecha de partículas cuánticas puede afectar dramáticamente su rendimiento», dijo Chen. “Vimos enormes aumentos tanto en la energía almacenada en el sistema como en la eficiencia térmica. Y de manera un tanto contradictoria, descubrimos el sorprendente efecto de una interacción que es lo opuesto a lo que uno podría esperar: un cargador de menor potencia podría entregar energías más altas con mayor eficiencia que un cargador de potencia comparativamente mayor usando el mismo dispositivo”.
El fenómeno ICO estudiado por el equipo podría tener usos más allá de cargar una nueva generación de dispositivos de bajo consumo. Los principios subyacentes, incluido el efecto de interacción inversa revelado aquí, podrían mejorar el desempeño de otras tareas que involucran termodinámica o procesos que involucran transferencia de calor. Un ejemplo prometedor son los paneles solares, cuya eficiencia puede verse reducida por los efectos del calor. Sin embargo, el ICO podría utilizarse para mitigarlos y, en su lugar, generar eficiencias.
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