En Resumen
- Investigadores del CSIRO, RMIT y la Universidad de Melbourne presentaron el primer prototipo funcional de batería cuántica del mundo.
- El dispositivo usa "superabsorción" cuántica: cuantas más moléculas contiene, más rápido se carga cada una de forma colectiva.
- CSIRO ya busca socios industriales, aunque la aplicación inmediata apunta a computadoras cuánticas, no a vehículos eléctricos.
Tu teléfono tarda una hora en cargarse. Tu vehículo eléctrico tarda toda la noche. Ese compromiso, más capacidad significa más espera, está tan arraigado en cómo funcionan las baterías que nadie realmente lo cuestiona más. Un equipo de científicos australianos acaba de construir algo que rompe por completo esa regla.
Investigadores del CSIRO, la agencia científica nacional de Australia, junto con equipos de la Universidad RMIT y la Universidad de Melbourne, han presentado el primer prototipo de batería cuántica funcional del mundo.
Se trata de un dispositivo físico real que se carga, almacena energía y la libera, utilizando las leyes de la física cuántica en lugar de la química. Sus hallazgos fueron publicados el miércoles en Nature Light: Science & Applications.
El prototipo es una diminuta oblea estratificada de materiales orgánicos —como un sándwich a nanoescala— que se carga de forma inalámbrica mediante un pulso láser. Ese pulso dura femtosegundos. Un femtosegundo es una cuatrillonésima parte de un segundo. El dispositivo se carga en esa ventana, luego retiene su energía durante nanosegundos, aproximadamente seis órdenes de magnitud más tiempo de lo que tardó en cargarse.
Esa brecha suena poco impresionante hasta que se escala. "Si podemos cargar una batería en un minuto, permanecería cargada durante un par de años", explicó el investigador principal James Quach. La física ya funciona. El desafío ahora es extender cuánto tiempo puede durar la energía almacenada en un dispositivo del mundo real.
La parte verdaderamente extraña no es la velocidad, sino el comportamiento de escala.
Las baterías convencionales se vuelven más lentas al cargarse a medida que crecen. Más capacidad significa más tiempo, pero las baterías cuánticas hacen lo contrario. Cuantas más moléculas estén empaquetadas en el dispositivo, más rápido se carga cada una, porque a nivel cuántico no actúan individualmente. Se comportan colectivamente, compartiendo la energía entrante en un único estallido coordinado que los investigadores llaman "superabsorción".
Técnicamente hablando, los investigadores señalan que el tiempo de carga disminuye en proporción a 1/√N, donde N es el número de moléculas. Al doblar la batería, el tiempo de carga se reduce casi a la mitad, y así sucesivamente.
"Nuestros hallazgos confirman un efecto cuántico fundamental que es completamente contraintuitivo: las baterías cuánticas se cargan más rápido a medida que se hacen más grandes", afirmó Quach a la Universidad de Melbourne. " Las baterías actuales no funcionan así."
Esta propiedad había sido predicha matemáticamente desde 2013, y una versión parcial fue demostrada en 2022. Lo nuevo aquí es el ciclo completo: el equipo descubrió cómo extraer la energía almacenada de nuevo como una corriente eléctrica, algo que ningún experimento anterior con baterías cuánticas había logrado. El dispositivo también funciona a temperatura ambiente, una ventaja práctica sobre los enfoques superconductores de China y España que requieren enfriamiento criogénico.
La aplicación inmediata no es tu vehículo eléctrico ni nada por el estilo. La capacidad total del prototipo se mide en milmillonésimas de electronvoltios, suficiente para no alimentar nada en el mundo real todavía. Sin embargo, las computadoras cuánticas son otra historia. Esos sistemas ya están avanzando más rápido de lo que la mayoría esperaba, y tienen un problema energético específico: sus delicados estados cuánticos requieren energía entregada de forma coherente, sin el ruido que introduce la electrónica convencional. Una batería cuántica se carga y descarga utilizando el mismo lenguaje cuántico que hablan esos procesadores.
"Las baterías cuánticas podrían suministrar energía de forma coherente, con el mínimo costo energético para las computadoras cuánticas", señaló el profesor Andrew White, quien lidera el laboratorio de tecnología cuántica en la Universidad de Queensland y no estuvo involucrado en la investigación, a The News Digital.
CSIRO ya está buscando socios de desarrollo, entre ellos fabricantes de vehículos eléctricos e inversores en tecnología avanzada, para impulsar la investigación. La teoría tenía una ventaja de una década sobre el hardware. El hardware acaba de ponerse al día.