Baterias – Carregar um celular em segundos ainda parece um conceito distante da realidade cotidiana. Mas um novo experimento realizado por cientistas do Brasil, China e Espanha sugere que esse cenário pode estar menos longe do que parecia. Pesquisadores desenvolveram uma bateria quântica experimental capaz de armazenar energia em uma velocidade muito superior à observada nas tecnologias tradicionais.
O avanço foi obtido graças ao uso de qubits e de um dos fenômenos mais intrigantes da física moderna: o emaranhamento quântico.
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Nos últimos anos, tecnologias quânticas ganharam espaço em áreas como computação, criptografia e sensores de alta precisão. Agora, as baterias quânticas começam a surgir como uma nova fronteira de pesquisa.
Esses dispositivos ainda estão restritos aos laboratórios, mas despertam interesse por apresentarem uma característica incomum: em vez de demorarem mais para carregar conforme aumentam de tamanho, como acontece com baterias convencionais, elas podem se tornar mais rápidas.
Foi essa hipótese que motivou o estudo conduzido por pesquisadores da Universidade Federal Fluminense, do Conselho Superior de Investigações Científicas, da Espanha, e da Universidade de Ciência e Tecnologia do Sul, em Shenzhen, na China.
Para o experimento, os cientistas criaram um circuito supercondutor quadrado de apenas 10 milímetros de lado equipado com 16 qubits, unidades básicas utilizadas em computadores quânticos. Esses qubits funcionaram como uma bateria experimental, armazenando e liberando energia.
Os pesquisadores então analisaram dois cenários diferentes. No primeiro, os qubits permaneceram isolados, sem interação entre si, simulando o comportamento de uma bateria clássica. No segundo, parte deles foi colocada em estado de emaranhamento quântico, fenômeno em que partículas passam a atuar de maneira interligada, como se formassem um único sistema.
Quando cinco qubits foram emaranhados, a bateria carregou cerca de 60% mais rápido do que a configuração convencional. Já quando 12 qubits passaram a operar conectados simultaneamente, o sistema conseguiu armazenar energia praticamente na metade do tempo exigido pelo circuito clássico.
Tudo isso utilizando exatamente a mesma quantidade de energia fornecida ao dispositivo.
Segundo os cientistas, a vantagem ocorre porque o emaranhamento faz com que as partículas deixem de agir individualmente e passem a responder de forma coordenada. Na prática, o sistema inteiro funciona coletivamente durante o processo de carregamento.
Apesar dos resultados, o controle dos qubits continua sendo um grande desafio técnico. Estados quânticos são extremamente sensíveis, e pequenas interferências térmicas ou eletromagnéticas podem comprometer todo o sistema.
Para manter a estabilidade do experimento, os pesquisadores precisaram calibrar cuidadosamente pulsos de micro-ondas e equilibrar as interações entre os qubits ao longo de todo o processo.
O estudo também trouxe uma descoberta considerada importante pela comunidade científica. Até então, acreditava-se que ganhos significativos de velocidade só seriam possíveis em cenários ideais, nos quais todos os qubits interagissem simultaneamente em um fenômeno conhecido como interação global.
O novo trabalho mostrou, porém, que mesmo níveis parciais de emaranhamento já são capazes de produzir melhorias relevantes no carregamento.
As implicações futuras dessa tecnologia podem ser profundas. Hoje, baterias maiores exigem mais tempo para serem recarregadas, situação comum em carros elétricos, por exemplo. Nas baterias quânticas, a lógica pode funcionar de maneira oposta.
Em teoria, quanto maior o número de qubits, menor poderia ser o tempo necessário para o carregamento. Isso abre a possibilidade de dispositivos enormes serem abastecidos em segundos ou até frações de segundo.
Os próprios pesquisadores, no entanto, reconhecem que aplicações práticas ainda estão distantes. Entre os obstáculos estão a dificuldade de manter qubits estáveis por longos períodos e fenômenos ainda pouco compreendidos, como a autodescarga espontânea dessas baterias.
Mesmo assim, os avanços recentes mostram que a área está evoluindo rapidamente.
Outro experimento realizado recentemente na Austrália utilizou moléculas orgânicas e lasers para criar um protótipo de bateria quântica baseado em superabsorção, processo em que várias moléculas absorvem energia coletivamente de maneira mais eficiente.
Os cientistas também estudam a possibilidade de integrar baterias quânticas a motores térmicos quânticos capazes de reaproveitar calor desperdiçado por computadores quânticos.
Embora ainda pertençam mais ao ambiente dos laboratórios do que ao cotidiano, as baterias quânticas começam a indicar que conceitos antes associados à ficção científica podem estar se aproximando da realidade.
(Com informações de Gizmodo)
(Foto: Reprodução/Magnific/vinkf)
