La experiencia de la realidad que vivimos está fundamentada en la causalidad. Las cosas ocurren por algo y son consecuencia de la acción que las desencadena. Un ejemplo sencillo de esta experiencia cotidiana es la rotura de un vaso. Se deja caer al suelo y, a continuación, se hace añicos. Nunca es al revés. Sin embargo, en el mundo cuántico, estas reglas no se aplican así necesariamente. La ciencia demuestra que esta singularidad se puede aprovechar para cargar una batería cuántica.
En cierto sentido, se podría afirmar que las baterías cuánticas funcionan como paradojas. En teoría, almacenan energía en los estados cuánticos de los átomos y las moléculas. Sin embargo, en cuanto aparece la palabra cuántico ya se anticipa que las cosas no funcionarán como se espera. Un nuevo estudio ha revelado que las baterías cuánticas podrían operar desafiando las relaciones causa-efecto tal y como se conocen.
El principio cuántico aplicado a la recarga de las baterías
En la física clásica, la que experimentamos en el mundo a gran escala, la causalidad es claramente lineal. Siguiendo la analogía anterior, dejar caer el vaso (evento A) da como resultado que se rompa (evento B). La relación entre estos dos eventos no puede invertirse: la rotura del vaso no puede provocar que se caiga. Sin embargo, en la física cuántica, no se aplica esta limitación. Transformar esta paradoja en una batería cuántica podría contribuir a mejorar su eficiencia.
Las baterías actuales emplean productos químicos, como el litio, para almacenar las cargas eléctricas. En el reciente estudio, científicos de la Universidad de Tokio llevaron a cabo un experimento de laboratorio utilizando láseres, lentes y espejos que simulan el comportamiento de una batería cuántica a gran escala.
“Una batería cuántica utiliza partículas microscópicas, como conjuntos de átomos", explica Yuanbo Chen, autor del estudio. "Mientras que las baterías químicas están sujetas a las leyes clásicas de la física, las partículas microscópicas son de naturaleza cuántica, lo que nos brinda la oportunidad de explorar formas de utilizarlas que desafíen o, incluso, rompan nuestras nociones intuitivas de lo que ocurre a una escala pequeña”.
El nuevo estudio cambia la percepción del tiempo
La carga convencional requiere múltiples etapas de carga que se realizan de manera secuencial. Sin embargo, en este caso, el equipo aprovechó un efecto cuántico conocido como orden causal indefinido (ICO). Básicamente, al llevar el sistema a una superposición cuántica, el orden causal puede existir en ambas direcciones simultáneamente, permitiendo que los múltiples pasos de carga funcionen de manera simultánea en lugar de sucesiva.
“Me interesa especialmente la manera en que las partículas cuánticas pueden operar para desafiar una de nuestras experiencias más fundamentales, como la percepción del tiempo", añade Chen. "Con ICO, demostramos que la forma en que se carga una batería compuesta de partículas cuánticas podría afectar drásticamente a su rendimiento”. Según lo publicado en la revista Physical Review Letters, se observan notables mejoras tanto en la cantidad de energía almacenada en el sistema como en la eficiencia térmica.
Aunque resulta muy contradictorio, el estudio ha llegado a descubrir un efecto sorprendente y opuesto al que se podría esperar: un cargador de menor potencia podría proporcionar mayores cantidades de energía con una eficiencia más elevada que un cargador de mayor potencia.
Es posible que para la mayoría de las personas resulte difícil comprender este efecto físico, pero las baterías cuánticas podrían convertirse en una realidad en el futuro. Por el momento, solo existen como experimentos de laboratorio. Los científicos están explorando sus diferentes aspectos con el objetivo final de descubrir cómo integrar las diversas piezas para crear un sistema funcional completo.
