Un equipo de científicos ha logrado desarrollar el primer prototipo funcional de una batería cuántica, un dispositivo innovador que puede absorber energía de manera más rápida a medida que aumenta su tamaño y suministrar corriente eléctrica de forma inmediata.
Este invento tiene la capacidad de cargarse por completo en femtosegundos, es decir, en cuatrillones de segundo. La integración de una batería de este tipo, por ejemplo, en un computador cuántico, podría acelerar significativamente el desarrollo de medicamentos.
El líder del proyecto, el investigador James Quach, explicó en una entrevista que esta tecnología podría instalarse en un dron y cargarlo mientras está en pleno vuelo.
“Una vez que la tecnología madure… ya no sería necesario detener el coche en una gasolinera para cargarlo; se podría cargar sobre la marcha”, agregó Quach.
A diferencia de las baterías convencionales, que almacenan energía mediante reacciones electroquímicas, una batería cuántica funciona con principios de la mecánica cuántica. Su utilidad se destaca en entornos donde se requieren pulsos de energía ultrarrápidos o una administración extremadamente precisa.
El proyecto está liderado por CSIRO, la Organización de Investigación Científica e Industrial del Commonwealth, en colaboración con la Universidad de Melbourne y RMIT.
¿Cómo funciona la batería cuántica?
La propuesta de Quach utiliza efectos cuánticos en lugar de reacciones químicas. Este cambio de principio físico permite que la carga sea más rápida conforme se agregan más unidades activas. El dispositivo se basa en una microcavidad óptica formada por dos espejos diminutos separados por 100 nanómetros (328 pies), un grosor aproximadamente mil veces menor que el de un cabello humano. En ese espacio, los investigadores colocan moléculas de un tinte orgánico y las excitan con un láser.
Con este método, la luz y las moléculas se acoplan fuertemente y forman estados híbridos de luz y materia. Este acoplamiento potencia la absorción y el almacenamiento de energía mediante un fenómeno conocido como superabsorción. La diferencia clave con la física clásica es que las moléculas dejan de actuar como unidades independientes y pueden operar en conjunto. El efecto práctico es directo: la tasa de absorción crece con el número de moléculas, de modo que cuantas más participan, más rápido se carga el sistema.
Sin embargo, la distancia hacia una aplicación cotidiana sigue siendo considerable. Por ahora, el dispositivo solo retiene una cantidad muy pequeña de energía, del orden de unos pocos miles de millones de electronvolts, y solo durante nanosegundos. 
Esa limitación impide pensar en alimentar computadoras portátiles, vehículos eléctricos u otros aparatos de uso común. Para ello haría falta almacenar mucha más energía y conservarla durante lapsos mucho más largos. Quach afirmó que ya ha avanzado en un nuevo diseño y que trabaja en un artículo científico para publicar esos resultados. Cabe agregar que las interacciones con el entorno pueden degradar los efectos cuánticos y reducir tanto el rendimiento como la posibilidad de escalar la tecnología.
Esta limitación ya había sido planteada por la Universidad de Tokio. Un equipo de esa institución realizó un experimento de laboratorio con láseres, lentes y espejos para recrear, a gran escala, el comportamiento de una batería cuántica. 
“Una batería cuántica utiliza partículas microscópicas, como conjuntos de átomos. A diferencia de las baterías químicas, que obedecen las leyes clásicas de la física, estas partículas se rigen por la mecánica cuántica, lo que abre la puerta a usos que desafían —e incluso pueden quebrar— nuestras intuiciones sobre lo que ocurre a escalas muy pequeñas”, explicó Yuanbo Chen, autor del estudio.
En una carga convencional, el proceso suele dividirse en varias etapas que se ejecutan de manera consecutiva. En este caso, los investigadores recurrieron a un fenómeno cuántico llamado “orden causal indefinido” (ICO): al llevar el sistema a un estado de superposición, el orden de los pasos puede existir en dos direcciones a la vez, haciendo posible que esas etapas operen de forma simultánea en lugar de secuencial. 
Chen agregó que le interesa especialmente cómo las partículas cuánticas pueden poner en tensión una experiencia tan básica como la percepción del tiempo. Con ICO, señaló, demostraron que el modo en que se carga una batería formada por partículas cuánticas podría modificar de manera drástica su rendimiento.
Fuente: Infobae