La batería cuántica alcanza el límite de velocidad teórico y dura mucho más
Energía
Equipo Editorial del Sitio Web de Innovación Tecnológica - 14 de julio de 2025
La batería cuántica del equipo ya puede almacenar energía durante varios microsegundos. [Imagen: RMIT]
Longevidad
Científicos australianos han desarrollado un método que promete prolongar significativamente la vida útil de las baterías cuánticas : 1.000 veces más que las demostraciones anteriores.
A diferencia de las baterías tradicionales, que se basan en reacciones químicas para almacenar energía, las baterías cuánticas utilizan el fenómeno de superposición y las interacciones entre electrones y fotones. Permiten tiempos de carga más rápidos y, potencialmente, una mayor capacidad de almacenamiento.
"Aunque sólo hemos abordado una pequeña parte de la mezcla, nuestro dispositivo ya es mucho mejor almacenando energía que su predecesor", dijo Daniel Tibben de la Universidad RMIT.
Los prototipos de baterías cuánticas anteriores han demostrado velocidades de carga impresionantes, pero han tenido dificultades para mantener la energía, presentando tasas de descarga excesivamente rápidas y perdiendo energía casi tan rápido como se cargan.
Ahora, el equipo ha construido y estudiado cinco dispositivos que funcionaron mejor cuando dos niveles de energía específicos se alinearon perfectamente, lo que permitió almacenar la energía de manera más eficiente.
El prototipo de mayor rendimiento almacenó energía durante 1000 veces más tiempo que la demostración anterior, ampliando la retención de energía de nanosegundos a microsegundos. Aunque esto pueda parecer poco tiempo, el resultado confirma el concepto y sienta una base sólida para futuras investigaciones.
«Si bien el desarrollo de una batería cuántica funcional aún podría llevar tiempo, este estudio experimental nos ha permitido diseñar la próxima generación de dispositivos», afirmó el profesor Daniel Gómez. «Esperamos que las baterías cuánticas puedan utilizarse algún día para mejorar la eficiencia de las células solares y alimentar pequeños dispositivos electrónicos».
Imagen ilustrativa de una batería cuántica. [Imagen: Universidad de Pisa]
Ventaja cuántica
Gian Andolina y sus colegas de la Universidad de Pisa en Italia han avanzado en otro aspecto de la tecnología de las baterías cuánticas: la velocidad.
El equipo ha ideado un nuevo modelo de batería sorprendentemente simple, que podría ofrecer una auténtica ventaja cuántica sobre una batería analógica clásica. El nuevo modelo ha alcanzado el llamado límite de velocidad cuántica, la velocidad máxima teóricamente alcanzable por un sistema regido por la mecánica cuántica.
En los últimos años, algunos de los autores del presente trabajo han propuesto un modelo que presenta esta ventaja cuántica: el modelo Sachdev-Ye-Kitaev (SYK). Sin embargo, este modelo es muy complejo, tanto experimentalmente —debido a sus interacciones entre muchos cuerpos— como teóricamente, ya que presenta un desafío analítico —afirmó la profesora Vittoria Stanzione—.
El equipo se propuso entonces simplificar, buscando la batería cuántica más simple posible que aún mantuviera la ventaja cuántica en términos de potencia de carga.
«Nuestro modelo consta de dos osciladores armónicos acoplados: uno actúa como 'cargador' y el otro como 'batería'», explicó Stanzione. «El componente clave que permite la ventaja cuántica es una interacción anarmónica [la fuerza restauradora no es proporcional al desplazamiento del oscilador] entre los dos osciladores durante el proceso de carga. Este acoplamiento anarmónico permite al sistema acceder a estados entrelazados no clásicos que crean un atajo en el espacio de Hilbert [una generalización del concepto de espacio euclidiano a n dimensiones], lo que permite una transferencia de energía más rápida que en la dinámica clásica».
El modelo de los investigadores italianos es todavía puramente teórico, aunque el equipo describe la posibilidad de realizarlo experimentalmente utilizando circuitos superconductores, circuitos eléctricos hechos de materiales que presentan resistencia cero a temperaturas muy bajas, similares a los utilizados como qubits en los ordenadores cuánticos.
Artículo: Ampliación del tiempo de autodescarga de las baterías cuánticas de Dicke mediante tripletes moleculares
Autores: Daniel J. Tibben, Enrico Della Gaspera, Joel van Embden, Philipp Reineck, James Q. Quach, Francesco Campaioli, Daniel E. Gómez Revista: PRX EnergyVol.: 4, 023012DOI: 10.1103/bhyh-53npArtículo: Ventaja cuántica genuina en baterías cuánticas bosónicas anarmónicas
Autores: Gian Marcello Andolina, Vittoria Stanzione, Vittorio Giovannetti, Marco PoliniRevista: Physical Review LettersVol.: 134, 240403DOI: 10.1103/kzvn-dj7v
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