Los investigadores proponen un novedoso sistema que mejora la carga de las baterías usando las peculiares características que rigen el mundo cuántico

Las baterías cuánticas aprovechan las peculiares leyes del mundo atómico y subatómico para crear un sistema de almacenamiento de energía que promete superar las capacidades y la vida útil de las pilas químicas convencionales, sobre todo en los dispositivos electrónicos pequeños. Ahora, un equipo de investigadores asegura haber mejorado aún más sus prestaciones con un nuevo proceso que rompe con el principio causa-efecto.

Las pilas electroquímicas de nuestros dispositivos electrónicos funcionan almacenando iones y electrones. Sus imitaciones son de sobra conocidas y su uso cada vez más extendido puede llevarnos a una crisis energética y de transporte sin precedentes. De ahí que los investigadores y las compañías estén desarrollando nuevas tecnologías que prometen traernos sistemas de almacenamiento energético más potentes, resistentes y sostenibles.

Uno de los sistemas más prometedores son las baterías cuánticas, que como todo lo que lleva el apellido ‘cuántico’ están sujetas a unas propiedades casi mágicas que ponen patas arriba las leyes del mundo físico a las que estamos acostumbrados.

Baterías que desafían nuestra concepción del tiempo

Investigadores de la Universidad de Tokio, en Japón, en colaboración con científicos del Centro de Investigación de Ciencias Computacionales de Pekín, China, han utilizado una de estas peculiares características para crear un sistema de carga para baterías cuánticas que desafía el principio de causalidad.

En la física clásica, un suceso A (darle un codazo a un vaso) conduce al suceso B (tumbar el vaso y derramar el agua), pero queda excluida la posibilidad de que B (tirar el agua) cause A (darle un codazo al vaso). Sin embargo, en el mundo cuántico existe una propiedad llamada orden causal indefinido, o ICO en sus siglas en inglés, que permite que existan ambas direcciones de la causalidad en lo que se conoce como superposición cuántica, donde ambas pueden ser posibles a la vez.

“Mientras que las baterías químicas se rigen por las leyes clásicas de la física, las partículas microscópicas son de naturaleza cuántica, por lo que tenemos la oportunidad de explorar formas de utilizarlas que dobleguen o incluso rompan nuestras nociones intuitivas de lo que ocurre a pequeña escala”, afirma Yuanbo Chen, investigador de la Universidad de Tokio y uno de los autores del estudio publicado recientemente en la revista Physical Review Letters. “Me interesa especialmente la forma en que las partículas cuánticas pueden funcionar para desafíar una de nuestras experiencias más fundamentales, la del tiempo.”

El experimento

Los investigadores usaron láseres, lentes y espejos para crear una batería cuántica a gran escala. En el mundo clásico, si intentamos cargar una batería usando dos cargadores, necesitaríamos cargar primero uno y luego el otro. Pero aplicar el ICO les permitió hacer que la carga funcione de manera unitaria (todo a la vez) en lugar de secuencialmente.

“Con ICO demostramos que la forma de cargar una batería compuesta de partículas cuánticas podía influir drásticamente en su rendimiento”, afirma Chen. “Vimos enormes ganancias tanto en la energía almacenada en el sistema como en la eficiencia térmica. Y de forma un tanto contraintuitiva, descubrimos el sorprendente efecto de una interacción que es la inversa de lo que cabría esperar: Un cargador de menor potencia puede proporcionar energías más altas con mayor eficiencia que un cargador de potencia comparativamente más alta utilizando el mismo aparato”.

Además de para la carga, el ICO puede aplicarse a la creación de nuevos dispositivos de bajo consumo. Los investigadores aseguran que el efecto de interacción inversa puede mejorar el rendimiento de procesos que impliquen transferencia de calor, como, por ejemplo, en los paneles solares, donde el calor intenso puede reducir su eficiencia.

Dudas sobre su aplicación comercial

Las baterías cuánticas fueron propuestas por primera vez hace apenas una década por Robert Alicki, investigador de la Universidad de Gdańsk, en Polonia, y Mark Fannes, de la KU Leuven, en Bélgica. Y sus propiedades las hacen perfectas para alimentar nuestros móviles, portátiles o coches eléctricos, pero todavía tienen fallos que las hacen inviables comercialmente.

Este tipo de sistemas son susceptibles a las perturbaciones de su entorno, lo que puede hacer que pierdan carga o envejezcan rápidamente debido a un principio llamado “decoherencia”, que es cuando las diminutas partículas dejan de comportarse de forma cuántica.

A pesar de que las baterías cuánticas solo existen a nivel experimental, investigadores de todo el mundo trabajan por conseguir sacar estos sistemas de almacenamiento del laboratorio y convertirlas en soluciones comerciales totalmente operativas.

Fuente: elconfidencial.com