Gli scienziati presentano una batteria quantistica che infrange le regole della ricarica convenzionale

Gli scienziati dell’agenzia scientifica nazionale australiana CSIRO hanno realizzato un prototipo di batteria quantistica che si ricarica più rapidamente man mano che aumenta di dimensioni — l’opposto di quanto accade con le batterie convenzionali. I ricercatori hanno inoltre dimostrato che il dispositivo è in grado di produrre corrente elettrica, avvicinando ulteriormente il concetto a un sistema funzionale di accumulo di energia.

Questa insolita batteria è stata sviluppata dallo scienziato quantistico James Quach e dal suo team. Anziché basarsi su reazioni chimiche, essa sfrutta gli effetti quantistici per assorbire e immagazzinare energia. Il prototipo si basa su una microcavità ottica costituita da due minuscoli specchi posizionati a una distanza di circa 100 nanometri l’uno dall’altro — circa mille volte più sottili di un capello umano. Lo spazio tra di essi è riempito con molecole di colorante organico e illuminato da un laser.

L’interazione tra la luce e le molecole crea stati ibridi luce-materia noti come polaritoni. Produce inoltre un fenomeno denominato superassorbimento, in cui le molecole iniziano ad agire collettivamente anziché assorbire energia in modo indipendente. Maggiore è il numero di molecole, più velocemente queste possono assorbire energia — il che significa che una batteria quantistica più grande può caricarsi più rapidamente di una più piccola.

Il prototipo si ricarica in femtosecondi ed è in grado di conservare l’energia immagazzinata per nanosecondi, ovvero circa un milione di volte più a lungo rispetto al processo di ricarica. La quantità di energia che è in grado di immagazzinare è tuttavia ancora minima, pari a soli pochi miliardi di elettronvolt; pertanto, l’utilizzo di una batteria di questo tipo in uno smartphone o in un veicolo elettrico è per ora ben lungi dall’essere realizzabile.

L’ultima scoperta consiste nell’aver aggiunto un ulteriore strato che consente ai ricercatori di estrarre una corrente elettrica dalla batteria quantistica. Il team sta ancora analizzando i risultati e intende pubblicarne i dettagli in un articolo scientifico.

Uno dei principali vantaggi di questo approccio è che funziona a temperatura ambiente. Altri modelli di batterie quantistiche basati su materiali superconduttori richiedono temperature inferiori a circa −150 °C, il che li rende molto meno pratici al di fuori di ambienti specializzati.

La prima applicazione più probabile per le batterie quantistiche è quindi l’informatica quantistica. Quach ritiene che questa tecnologia possa, a lungo termine, ridurre il consumo energetico dei computer quantistici, rendendoli al contempo più veloci e meno soggetti a errori, contribuendo potenzialmente a ne favorire la diffusione su larga scala.

La sfida principale rimane quella di capire come prelevare l’energia quantistica immagazzinata in una forma stabile, controllata e utilizzabile. Gli scienziati avvertono inoltre che gli effetti quantistici sono fragili e possono essere disturbati dall’ambiente. I ricercatori stanno inoltre esplorando progetti ibridi che combinano componenti quantistici per una ricarica rapida con strati convenzionali in grado di immagazzinare energia per periodi più lunghi.

Tuttavia, l’ultimo esperimento dimostra qualcosa che suona quasi assurdo dal punto di vista delle batterie convenzionali: aumentare le dimensioni della batteria può effettivamente far sì che si ricarichi più velocemente.