Crean la primera batería cuántica: ¿qué ventajas tienen?

[JuanC]

Hemos visto muchas investigaciones relacionadas con la computación cuántica y las comunicaciones cuánticas. Con un ordenador cuántico es posible procesar información a velocidades impensables, ideal para cálculos matemáticos. En comunicación, tenemos formas de transmisión imposibles de romper. Pero, ¿a que nunca habíais oído hablar de baterías cuánticas?

Es normal que no lo hayáis oído, ya que esta se trata de la primera vez que un grupo de científicos ha demostrado la aplicación del principio de superabsorción de la mecánica cuántica en un dispositivo real. La física cuántica está llena de fenómenos y conceptos que pueden parecer imposibles, y la superabsorción es uno de ellos.

Superabsorción para crear baterías cuánticas​

En la superabsorción, las moléculas pueden entrelazarse tanto entre sí que pueden empezar a actuar colectivamente, aumentando en este caso la capacidad de una molécula para absorber luz. En concreto, este efecto colectivo consiste en que las transiciones entre los estados de las moléculas interfieren constructivamente entre sí. Este tipo de interferencias ocurren en todo tipo de ondas, incluyendo la luz, el sonido o en el agua, y suceden cuando diferentes ondas se suman para producir un efecto mayor que el que generarían por separado.

Así, en lugar de generar una ola más grande en el agua, este efecto permite que las moléculas combinadas de luz absorban la luz de manera más eficiente que si cada molécula actuara individualmente. Este efecto puede aplicarse también a las baterías, ya que, cuantas más moléculas con energía almacenada haya, más eficientemente se podrá absorber esa energía. Gracias a ello, cuanto mayor sea el tamaño de la batería, más rápido cargará.

El problema de la superabsorción es que era sólo una teoría, y todavía no se había demostrado a una escala suficientemente grande como para construir baterías cuánticas. Para ello, los científicos han colocado una capa activa de moléculas que absorben luz con un tinte llamado Lumogen-F Orange, en una microcavidad entre dos espejos.

Los espejos se crearon usando capas alternas de materiales dieléctricos como dióxido de silicio y pentóxido de niobio para crear lo que se conoce como Reflector de Bragg distribuido. El resultado son espejos que reflejan mucha más luz que un espejo como el que podemos tener en casa, lo que permite aumentar el tiempo que dura la luz en la cavidad.

Las baterías más grandes cargan más rápido​

Posteriormente, usaron espectroscopios de absorción transitoria ultrarrápida para medir cómo las moléculas de tinte almacenaban la energía y a qué velocidad se descargaba el dispositivo. Ahí, descubrieron que, conforme aumentaban el tamaño de la microcavidad y el número de moléculas, el tiempo de carga disminuía.

Los efectos de esta investigación pueden ser muy importantes, ya que pueden llegar a permitir la carga ultrarrápida de coches eléctricos y todo tipo de baterías en apenas unos segundos. Los investigadores afirman que es demasiado pronto para ver los efectos que pueden tener estas baterías, pero sí son un gran primer paso para cerrar la brecha entre las pruebas de laboratorio con las aplicaciones en el mundo real.

Próximamente, los investigadores afirman que se puede explorar cómo combinar este sistema con otras formas de almacenar y transferir la energía para crear dispositivos reales que se aprovechen de este principio.

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