Promessa de Carregamento Rápido da Bateria Quantum Leap
Os dispositivos de armazenamento de energia que utilizam as propriedades ondulatórias das partículas carregadas têm o potencial de transformar o campo, permitindo potencialmente um armazenamento de energia mais rápido e mais eficiente do que as células electroquímicas tradicionais poderiam alcançar.
Uma equipa de físicos da Universidade Nacional Cheng Kung concebeu um novo protocolo que visa traduzir os princípios fundamentais das baterias quânticas de carregamento rápido num sistema prático. Este protocolo explora a forma como a sobreposição de uma bateria pode armazenar energia de forma eficiente, apresentando potenciais aplicações para o armazenamento rápido de energia.
No centro da física quântica está o conceito de que todas as partículas exibem um comportamento semelhante a uma onda, espalhando-se pelo espaço e pelo tempo. Apesar de serem contra-intuitivas, estas ondas representam as várias possibilidades das propriedades de um objeto, conhecidas como a sua sobreposição.
Nos últimos anos, os cientistas têm especulado sobre se os objectos numa superposição partilham semelhanças com os movimentos caóticos do material aquecido num motor. O aproveitamento deste fenómeno quântico poderia oferecer novas abordagens à transferência e armazenamento de energia.
No entanto, para transformar o quadro teórico dos motores térmicos quânticos em dispositivos funcionais, é necessário identificar processos que minimizem o desperdício de energia.
Avaliação Experimental de Dois Métodos para Carregar uma Bateria Quântica Utilizando a Sobreposição de Partículas
Os investigadores avaliaram experimentalmente dois métodos para utilizar a sobreposição de partículas para carregar uma hipotética bateria quântica, com o objetivo de determinar se o seu estado difuso transfere efetivamente energia.
Em vez de utilizar uma bateria convencional, a equipa utilizou um ião aprisionado num estado de sobreposição, designado por qubit, que tem a capacidade de acumular energia enquanto atravessa um espaço refletor que limita os tipos de ondas permitidas.
Ao dirigir o ião através de um dispositivo que dividia a sua onda em dois feixes, a equipa avaliou a capacidade da bateria para armazenar energia à medida que estas ondas separadas passavam por vários pontos de entrada numa cavidade singular e, subsequentemente, em várias cavidades.
Descoberta do Carregamento Eficiente através da Sobreposição de Iões e do Fenómeno do Carregamento Perfeito
Descobriram que a sobreposição de iões permite, de facto, um carregamento eficiente e que a estratégia “muitas portas, uma sala” desencadeou um efeito de interferência que poderia potencialmente resultar no que designaram por “fenómeno de carregamento perfeito”. Este fenómeno permitiria que a bateria quântica convertesse totalmente a energia armazenada em trabalho em qualquer fase do processo de carregamento.
Mostraram também que o processo é escalável, com o efeito de interferência a manter-se eficaz mesmo quando mais do que um qubit é enviado através da cavidade.
Ao implementar o processo na IBM Quantum Platform e no hardware quântico da IonQ, a equipa forneceu uma prova de conceito para o seu protocolo, indicando que um sistema semelhante poderia potencialmente servir como um método energeticamente eficiente para carregar e extrair rapidamente energia de um sistema quântico.
Embora um qubit possa replicar a física fundamental, serão necessárias novas técnicas para transformar o protocolo em algo mais prático e semelhante a uma bateria, o que significa que demorará algum tempo até que possa recarregar o seu ciclomotor elétrico num instante.
No entanto, a experiência demonstra que não existem leis físicas que nos impeçam de utilizar a paisagem quântica para armazenar energia de longa duração e de carregamento rápido.
À medida que o mundo se afasta dos combustíveis fósseis e procura mais formas de armazenar energia eléctrica a partir de fontes renováveis, as baterias robustas capazes de absorver e reter rapidamente grandes quantidades de energia tornar-se-ão cada vez mais importantes.
Leia O Artigo Original: Science Alert
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