Baterías cuánticas y el fenómeno de superabsorción
Una batería normalmente necesita más tiempo para cargarse cuando aumenta su tamaño. A escala cuántica, sin embargo, algunos sistemas pueden comportarse de una forma completamente distinta gracias a fenómenos que no existen en la física cotidiana.
Investigadores en Australia desarrollaron un prototipo de baterías cuánticas capaz de aprovechar ese comportamiento. El dispositivo experimental aumenta su velocidad de carga cuando incorpora más moléculas, aunque todavía almacena cantidades diminutas de energía durante periodos extremadamente breves.
Las baterías convencionales almacenan y liberan energía mediante procesos electroquímicos. La propuesta cuántica busca utilizar propiedades de la materia a escalas atómicas y subatómicas para controlar la transferencia energética de otra manera.
James Quach, investigador de CSIRO, trabaja con una microcavidad óptica formada por dos pequeños espejos separados apenas 100 nanómetros. Entre ellos coloca moléculas de un tinte orgánico que reciben energía mediante un láser.
La interacción entre luz y materia genera un fenómeno denominado superabsorción. En lugar de comportarse independientemente, las moléculas actúan colectivamente y pueden absorber energía cada vez más rápido conforme aumenta su número.
El prototipo consiguió cargarse en femtosegundos y conservar la energía durante nanosegundos. El equipo posteriormente incorporó un sistema que permitió extraer una corriente eléctrica, un paso necesario para pensar en aplicaciones futuras.
Una ventaja del diseño experimental es que funciona a temperatura ambiente. Otros conceptos de batería cuántica utilizan superconductores y requieren temperaturas criogénicas inferiores a -150 °C.
Sin embargo, el prototipo todavía está muy lejos de alimentar un dispositivo cotidiano. Solo puede almacenar una cantidad ínfima de energía y los estados cuánticos son extremadamente sensibles a las interferencias del entorno.
Quach investiga una estructura híbrida que combinaría componentes cuánticos para lograr una carga ultrarrápida con elementos clásicos capaces de conservar la energía durante más tiempo. Otra posibilidad consiste en conectar numerosas unidades microscópicas para aumentar la capacidad total.
Especialistas como Dario Ferraro, de la Universidad de Génova, consideran poco probable que esta tecnología sustituya a las baterías tradicionales de teléfonos o vehículos eléctricos. Su aplicación más natural podría encontrarse inicialmente en dispositivos cuánticos.
Mauro Paternostro, físico de la Queen’s University de Belfast, identifica otro desafío fundamental: no basta con cargar rápidamente el sistema. Los investigadores también necesitan recuperar esa energía de forma controlada y útil.
Por ahora, las computadoras cuánticas aparecen como uno de los campos más probables para las primeras aplicaciones. Utilizar sistemas de almacenamiento diseñados específicamente para esa escala podría reducir el consumo energético y facilitar el funcionamiento de futuros dispositivos.
La posibilidad de cargar teléfonos o incluso vehículos mediante estos principios permanece mucho más lejos. El avance decisivo dependerá de conseguir que la ventaja cuántica sobreviva fuera de pequeños experimentos y entregue cantidades aprovechables de energía.
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