Las baterías cuánticas se recargarían redefiniendo nuestra comprensión del tiempo

La causalidad desempeña un papel crucial en la configuración de nuestra realidad; por ejemplo, dejar caer un vaso provoca su rotura, y no puede romperse antes de dejarlo caer. Sin embargo, en el reino cuántico, estos principios no siempre se cumplen. Los científicos han demostrado que este peculiar comportamiento puede utilizarse para cargar una batería cuántica.

En cierto modo, podría decirse que las baterías cuánticas obtienen su energía de las paradojas. En teoría, funcionan almacenando energía en los estados cuánticos de átomos y moléculas. Sin embargo, dada la naturaleza intrínsecamente extraña asociada al término “cuántico”, un estudio reciente sugiere que estas baterías pueden funcionar desafiando nuestra comprensión convencional de causa y efecto.

Pilas químicas frente a pilas cuánticas

“Las baterías convencionales para dispositivos de baja potencia, como smartphones o sensores, suelen depender de sustancias químicas como el litio para almacenar la carga. En cambio, una batería cuántica utiliza partículas microscópicas, como matrices de átomos”, explica Yuanbo Chen, autor del estudio.

“Mientras que las baterías químicas se rigen por las leyes clásicas de la física, las partículas microscópicas muestran un comportamiento cuántico. Esto abre posibilidades para explorar usos no convencionales, desafiando nuestra comprensión intuitiva de los fenómenos a pequeña escala. Me intriga especialmente cómo las partículas cuánticas pueden desafiar una de nuestras experiencias fundamentales: el tiempo”.

En el ámbito de la física clásica, que rige nuestras experiencias a gran escala, la causalidad sigue una trayectoria lineal. Utilizando la analogía anterior, dejar caer un vaso (suceso A) hace que se rompa (suceso B), y esta relación causa-efecto no puede invertirse. El vaso no cayó porque ya estaba roto. Sin embargo, en el peculiar dominio de la física cuántica, estas limitaciones no tienen por qué aplicarse. Integrar esta paradoja en una batería cuántica tiene el potencial de mejorar la eficiencia aprovechando estos principios poco convencionales.

El papel del orden causal indefinido (OCI)

En una investigación reciente, investigadores de la Universidad de Tokio llevaron a cabo un experimento de laboratorio con láseres, lentes y espejos que funcionaba como una batería cuántica a gran escala. La carga tradicional de una batería suele implicar varias etapas de carga secuenciales. Sin embargo, en este estudio, el equipo aprovechó un fenómeno cuántico conocido como orden causal indefinido (ICO). Esencialmente, al inducir el sistema a una superposición cuántica, el orden causal puede existir simultáneamente en ambas direcciones. Esta propiedad única permite que múltiples pasos de carga operen simultáneamente en lugar de secuencialmente.

“Mediante la utilización de ICO, demostramos que el proceso de carga de una batería compuesta por partículas cuánticas puede influir significativamente en su rendimiento”, explicó Chen. “Observamos mejoras sustanciales tanto en la energía almacenada en el sistema como en su eficiencia térmica. Curiosamente, descubrimos un efecto contraintuitivo por el que un cargador de menor potencia podía suministrar energías más altas con mayor eficiencia en comparación con un cargador de potencia similar más alta que empleara la misma configuración”.

Comprender las baterías cuánticas puede suponer un reto para muchos, pero hay posibilidades de que se hagan realidad en el futuro. En la actualidad, sólo existen como experimentos en laboratorios, en los que los científicos examinan sistemáticamente distintas facetas. El objetivo final es unir los distintos componentes y mecanismos para crear una batería cuántica funcional y práctica.

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