primul prototip de baterie cuantică la nivel mondial a fost construit de cercetători, iar, spre deosebire de bateriile tradiționale, această unitate se încărcă mai rapid pe măsură ce crește capacitatea, a declarat BBC. Ar putea aceste aparate neobișnuite să susțină, într-o zi viitoare, calculele cuantice – sau chiar să alimenteze telefonul tău?
Orice baterie de dimensiuni mai mari implică perioade de încărcare extinse – astfel, un laptop poate necesita câteva ore pentru a fi complet reîncărcat, iar pentru un vehicul electric, de obicei, întregul noapte este dedicat procesului.
Aceasta este, oricum, lumea cu care suntem obișnuiți. Dar în lumea celor foarte mici sunt aplicate reguli diferite. Mecanica cuantică (știința materiei la scară atomică și subatomică) „într-un fel răstoarnă [acest lucru] cu susul în jos”, spune James Quach, cercetător în științe cuantice la CSIRO, agenția națională de știință a Australiei.
Citește șiPuffer vs Boiler: Diferențe esențiale și cum să alegi corect
În proiectul său, Quach dezvoltă o baterie cu proprietăți cuantice care contrazic intuitivul: dimensiunea mai mare înseamnă o încărcare mai rapidă. La fel cum mulți anticipează că calculatoarele cuantice vor transforma domeniul informatic, el susține că bateriile cuantice ar putea produce o schimbare la fel de semnificativă.
martie 2026, grupul său a realizat o descoperire de importanță majoră, prezentând ceea ce declară a fi primul prototip operațional de baterie cuantică la nivel mondial.
În prezent, tehnologia cuantică se află încă în fază incipientă, iar natura sa o face intrinsec dificilă. În ciuda acestui fapt, un grup de cercetători afirmă că bateriile respective ar putea, în viitorul apropiat, alimenta dispozitive cuantice, iar susținătorii lor cei mai entuziaști susțin că acestea ar putea fi utilizate și pentru încărcarea aparatelor de uz zilnic, cum ar fi telefoanele.
Alții, însă, continuă să fie sceptici în mod absolut în legătură cu viabilitatea lor în realitate.
Încălcarea limitelor energetice
Conventional batteries function through chemical reactions that push 10 miliarde de miliarde de electroni or more to flow through the device they power. Pare impresionant, însă unii consideră acum această tehnologie depășită.
„În ciuda îmbunătățirilor tehnologice majore, bateriile moderne se bazează în continuare pe procese electrochimice explorate pentru prima dată acum peste două secole”, spune Dario Ferraro, profesor asociat de fizică la Universitatea din Genova, Italia.
Această situație a împins un grup de cercetători să se concentreze pe bateriile cuantice – dispozitive care funcționează prin efecte cuantice în loc de reacții chimice.
Lumea particulelor extrem de mici este una copleșitor de ciudată. Iar mecanica cuantică nu este străină de concepte care îți pun mintea la încercare, de la particule „încurcate” care se influențează reciproc la distanțe mari până la timpul care curge înapoi.
Curiozitatea de a determina ce dintre legile fizicii clasice ar putea fi inversate în domeniul cuantic a stat la baza inițială a cercetării care a dovedit fundamentul bateriilor cuantice. În 2015, un articol de referință a demonstrat că, datorită încurcării cuantice, bateriile cuantice pot fi încărcate și descărcate cu o eficiență superioară celei a bateriilor convenționale.
„Ideea esențială este că bateriile cuantice nu vizează stocarea unei cantități mari de energie, ci furnizarea acesteia mai rapid și cu un control mai bun”, spune Ferraro.
Un prototip recent
Quach a verificat o tehnică prin care să exploateze aceste efecte cuantice în scopul încărcării unei baterii.
El utilizează o microcavitate optică, un experiment în care două oglinzi minuscule sunt poziționate la o distanță de 100 nm una de cealaltă, lățimea fiind aproximativ o mie de ori mai subțire decât un fir de păr uman. În interiorul acestui spațiu restrâns, el introduce molecule de colorant organic și apoi îndreaptă un fascicul laser în interior.
Prin aplicarea acestei tehnici, radiația luminoasă și particulele moleculare se leagă intens, generând stări hibride lumino-materii, ceea ce amplifică abilitatea sistemului de a capta și depozita energie – un fenomen denumit superabsorbție.
Superabsorbția reprezintă fundamentul celei mai neobișnuite caracteristici a bateriei. În cadrul fizicii clasice, moleculele se comportă ca indivizi mici – fiecare funcționează autonom și captează energie la un ritm neafectat de celelalte molecule din apropiere. Totuși, prin influența fenomenelor cuantice, ele adoptă un comportament mai colectiv:
„acționează la unison și creează sinergii”
spune Quach.
„Astfel, rata la care se poate absorbi energia crește odată cu numărul de molecule prezente.”
Acest lucru arată că, pe măsură ce numărul de molecule crește (adică dimensiunea bateriei crește), viteza de încărcare se mărește. Prototipul realizat de Quach s-a încărcat în femtosecunde (cuadrilioane de secunde) și a reținut energia pentru nanosecunde, cu aproximativ șase ordine de mărime mai mult.
Pentru prima dată, în 2022, Quach și echipa sa au demonstrat această realizare. În martie a anului 2026, aceștia au adăugat un strat suplimentar, reușind să extragă un curent electric din prototip. La intensități mai mari, curentul ar putea fi folosit pentru încărcarea dispozitivelor.
Metoda microcavității optice dezvoltată de Quach nu reprezintă singura cale de a construi o baterie cuantică. O altă strategie, de exemplu, se bazează pe materiale supraconductoare, care sunt deja folosite pe scară largă în calculul cuantic.
Beneficiu major al inițiativei conduse de Quach constă în faptul că aceasta operează la temperatură ambiantă. Sistemele superconductoare se activează exclusiv la temperaturi criogenice, pornind de la valori sub -150 °C (-238 °F).
„Acest lucru este potrivit pentru calculatoarele cuantice, dar nu este atât de util pentru alimentarea telefonului mobil”, spune Quach.
„Dacă obiectivul este de a demonstra că avantajul încărcării cuantice este un fenomen fizic real… calea microcavității optice este cea mai bună opțiune”, afirmă Mauro Paternostro, fizician cuantic la Universitatea Queen’s din Belfast.
Pe termen lung, Paternostro susține că modelul supraconductor ar putea oferi un avantaj pentru aplicațiile practice, deoarece este mai simplu să se extragă energia din acesta.
„O microcavitate oferă o demonstrație frumoasă a ansamblului, dar un control slab asupra recuperării energiei într-o formă utilă și direcționată.”
O condiție subtilă
Quach a realizat cel mai recent test, care marchează un pas inițial, deși precaut, spre dezvoltarea unei baterii cuantice ce ar putea, în viitor, înlocui bateriile tradiționale. În stadiul actual, prototipul poate reține doar o cantitate extrem de redusă de energie – doar câteva miliarde de electronvolți – pentru doar câteva nanosecunde. Pentru a susține aparate obișnuite, ar fi necesar să acumuleze mult mai multă energie și să mențină stocarea mult timp mai îndelungat.
Quach declară că a reușit deja să realizeze această inovație cu un nou prototip pe care l-a construit și că în prezent el redactează un articol pentru a publica rezultatele. Sistemul se bazează pe
„o structură hibridă”
, explică el, combinând componente cuantice care facilitează încărcarea ultra-rapidă cu straturi clasice care permit stocarea energiei pe termen mai lung.
De asemenea, el intenționează să combine mai multe baterii cuantice microscopice pentru a le crește capacitatea totală. „Dacă realizăm aceste două lucruri, atunci suntem pe cale să putem alimenta un dispozitiv convențional”, spune el.
Cu toate acestea, alți oameni de știință rămân sceptici, având în vedere că efectele cuantice sunt notoriu fragile și pot fi ușor perturbate de observare sau interferență. „Interacțiunile cu mediul înconjurător pot degrada rapid efectele [cuantice], limitând atât performanța, cât și scalabilitatea”, spune Ferraro, ceea ce ar putea compensa o parte din beneficiile așteptate ale bateriilor cuantice. Rezolvarea acestei probleme este „crucială pentru a trece bateriile cuantice de la teorie la aplicații în lumea reală”, adaugă el.
Un univers cuantic
Bateriile cuantice ar putea, dacă se realizează vreodată, să influențeze inițial domeniul calculului cuantic. Într-o zi viitoare, calculatoarele cuantice ar fi cap
Alții, însă, rămân mai reticenți: un articol recent, de exemplu, a identificat calculatoarele cuantice, interfețele creier-calculator și energia de fuziune ca fiind printre tehnologiile care sunt constant descrise ca fiind
la cinci ani distanță
.
Quach susține însă că este probabil să reușească alimentarea dispozitivelor cuantice cu baterii cuantice în laboratorul său în următorii câțiva ani. Dacă acest lucru va fi posibil, ar putea reduce cantitatea de energie consumată de calculatoarele cuantice, precum și le-ar face mai rapide și mai puțin predispuse la erori, permițând o scalare mai rapidă a acestora, susține el.
Quach consideră că utilizarea acestor baterii pentru alimentarea aparatelor obișnuite este mai puțin sigură. El prevede că, într-o zi viitoare, tehnologia ar putea deveni practicabilă, accentuând că bateria se încărcă prin laser, ceea ce ar permite, posibil,
„să încarce vehiculele electrice în timpul deplasării”
. Astfel, șoferii nu ar mai fi nevoiți să se oprească pentru reîncărcare.
Ferraro exprimă încă îndoieli privind posibilitatea ca bateriile cuantice să devină standard în afara aplicațiilor cuantice.
„În opinia mea… este puțin probabil ca bateriile cuantice să înlocuiască bateriile convenționale în aplicații cotidiene, precum telefoanele mobile sau vehiculele electrice”, afirmă el.
„Domeniul lor natural este scara cuantică.”
Potrivit lui Paternostro, cea mai mare provocare curentă constă în exploatarea beneficiului încărcării cuantice, prin obținerea energiei într-o formă controlată și practică. Oricine reușește să facă acest lucru, afirmă el,
„va fi realizat adevărata descoperire revoluționară”
COMENTARII / 0