La batteria quantistica raggiunge il limite di velocità teorico e dura molto più a lungo

Energia

Redazione del sito web di Innovazione Tecnologica - 14 luglio 2025

La batteria quantistica del team può già immagazzinare energia per diversi microsecondi. [Immagine: RMIT]

Longevità

Gli scienziati australiani hanno sviluppato un metodo che promette di prolungare significativamente la durata di vita delle batterie quantistiche , 1.000 volte di più rispetto alle dimostrazioni precedenti.

A differenza delle batterie tradizionali, che si basano su reazioni chimiche per immagazzinare energia, le batterie quantistiche sfruttano il fenomeno della sovrapposizione e delle interazioni tra elettroni e fotoni. Possono raggiungere tempi di ricarica più rapidi e una capacità di accumulo potenzialmente maggiore.

"Sebbene abbiamo affrontato solo una piccola parte del problema, il nostro dispositivo è già molto più efficace nell'immagazzinare energia rispetto al suo predecessore", ha affermato Daniel Tibben della RMIT University.

I precedenti prototipi di batterie quantistiche hanno dimostrato velocità di carica impressionanti, ma hanno avuto difficoltà a mantenere la potenza, presentando velocità di scarica eccessivamente elevate e perdendo energia quasi con la stessa rapidità con cui si caricavano.

Ora il team ha costruito e studiato cinque dispositivi che funzionavano meglio quando due specifici livelli di energia si allineavano perfettamente, consentendo di immagazzinare l'energia in modo più efficiente.

Il prototipo più performante ha immagazzinato energia per un tempo 1.000 volte più lungo rispetto alla dimostrazione precedente, estendendo la conservazione dell'energia da nanosecondi a microsecondi. Anche se potrebbe non sembrare un lasso di tempo molto lungo, il risultato conferma il concetto e pone solide basi per la ricerca futura.

"Sebbene lo sviluppo di una batteria quantistica funzionante possa richiedere ancora del tempo, questo studio sperimentale ci ha permesso di progettare la prossima generazione di dispositivi", ha affermato il professor Daniel Gómez. "Speriamo che le batterie quantistiche possano un giorno essere utilizzate per migliorare l'efficienza delle celle solari e alimentare piccoli dispositivi elettronici."

Immagine illustrativa di una batteria quantistica. [Immagine: Università di Pisa]

Vantaggio quantistico

Gian Andolina e i colleghi dell'Università di Pisa in Italia hanno fatto progressi su un altro aspetto della tecnologia delle batterie quantistiche: la velocità.

Il team ha ideato un nuovo modello di batteria sorprendentemente semplice, che tuttavia potrebbe offrire un vero e proprio " vantaggio quantistico " rispetto a una batteria analogica classica. Il nuovo modello ha raggiunto il cosiddetto limite di velocità quantistica, la velocità massima teoricamente raggiungibile da un sistema governato dalla meccanica quantistica.

"Negli ultimi anni, alcuni autori del presente lavoro hanno proposto un modello che presenta questo vantaggio quantistico: il modello di Sachdev-Ye-Kitaev (SYK). Tuttavia, questo modello è estremamente complesso, sia sperimentalmente – a causa delle sue interazioni a molti corpi – sia teoricamente, essendo analiticamente impegnativo", ha affermato la Professoressa Vittoria Stanzione.

Il team ha quindi iniziato a semplificare, cercando la batteria quantistica più semplice possibile che mantenesse comunque il vantaggio quantistico in termini di potenza di carica.

"Il nostro modello è costituito da due oscillatori armonici accoppiati: uno funge da 'caricatore' e l'altro da 'batteria'", ha spiegato Stanzione. "L'ingrediente chiave che consente il vantaggio quantistico è un'interazione anarmonica [la forza di ripristino non è proporzionale allo spostamento dell'oscillatore] tra i due oscillatori durante il processo di carica. Questo accoppiamento anarmonico consente al sistema di accedere a stati entangled non classici che creano di fatto una 'scorciatoia' nello spazio di Hilbert [una generalizzazione del concetto di spazio euclideo a n dimensioni], consentendo un trasferimento di energia più rapido rispetto alla dinamica classica."

Il modello dei ricercatori italiani è ancora puramente teorico, anche se il team descrive la possibilità di realizzarlo sperimentalmente utilizzando circuiti superconduttori, circuiti elettrici realizzati con materiali che presentano resistenza nulla a bassissime temperature, simili a quelli utilizzati come qubit nei computer quantistici.

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