Una batería que desafía la física clásica
En la física clásica, cargar múltiples baterías simultáneamente requiere más potencia o más tiempo — la relación entre velocidad de carga, número de celdas e entrada de energía es lineal e inevitable. La mecánica cuántica ofrece una posibilidad diferente: sistemas donde la coherencia cuántica y el entrelazamiento permiten que la energía se almacene colectivamente en múltiples unidades de formas que hacen el todo más eficiente que la suma de sus partes. Un nuevo prototipo construido por investigadores australianos ha demostrado esta ventaja cuántica en un dispositivo real por primera vez.
El equipo, procedente de la University of Melbourne, RMIT University y CSIRO — la agencia científica nacional de Australia — construyó una batería cuántica utilizando materiales semiconductores orgánicos que soportan almacenamiento de energía coherente cuántica a temperatura ambiente. En las pruebas, observaron que la velocidad de carga del dispositivo aumentaba a medida que se añadían más unidades al sistema, un fenómeno conocido como ventaja de carga cuántica que los físicos teóricos habían predicho pero nunca habían observado previamente en un prototipo físico.
La ventaja de carga cuántica explicada
En una batería convencional, las celdas electroquímicas individuales se cargan independientemente. Añadir más celdas a un sistema requiere proporcionalmente más entrada de energía y tiempo, porque el proceso de carga no se beneficia de las interacciones entre celdas — cada celda realiza su propio trabajo de forma aislada. El tiempo total de carga se escala linealmente con el número de celdas en un nivel de potencia dado.
Una batería cuántica explota propiedades mecánicas cuánticas — específicamente superposición y entrelazamiento — para cargar celdas colectivamente en lugar de independientemente. Cuando las celdas están en superposición cuántica durante la carga, la energía puede distribuirse en todo el sistema simultáneamente en lugar de secuencialmente. A medida que el sistema crece más grande y hay más canales de entrelazamiento disponibles, la eficiencia de este proceso de carga colectiva mejora. El resultado es que una batería cuántica más grande carga más rápido por celda que una más pequeña, con la misma entrada de potencia — lo opuesto a lo que predice la física clásica.
