Carregar um celular em poucos segundos ainda parece coisa de ficção científica. Mas um grupo internacional de pesquisadores acaba de dar um passo que aproxima esse cenário da realidade. Cientistas do Brasil e da China demonstraram que uma bateria baseada em fenômenos quânticos consegue armazenar energia em uma velocidade muito superior à das tecnologias convencionais. E o detalhe mais impressionante é que o segredo dessa aceleração pode estar em um dos fenômenos mais misteriosos da física moderna.
O experimento que surpreendeu a comunidade científica
Nos últimos anos, tecnologias quânticas passaram a ocupar espaço crescente nas pesquisas científicas. Computadores quânticos, criptografia quântica e sensores ultrassensíveis já deixaram de ser apenas conceitos teóricos.
Agora, uma nova área começa a chamar atenção: as baterias quânticas.
Embora ainda estejam longe de aplicações comerciais, esses dispositivos prometem algo que parece impossível para as baterias tradicionais: quanto maiores ficam, mais rápido conseguem carregar.
Foi justamente essa possibilidade que motivou um experimento liderado por pesquisadores brasileiros da Universidade Federal Fluminense e do Conselho Superior de Investigações Científicas, da Espanha, em parceria com cientistas chineses da Universidade de Ciência e Tecnologia do Sul, em Shenzhen.
O grupo construiu um circuito supercondutor quadrado com apenas 10 milímetros de lado equipado com 16 qubits, os bits quânticos usados em computadores quânticos.
Esses qubits funcionaram como uma espécie de bateria experimental capaz de armazenar e liberar energia.
Os cientistas então compararam duas situações diferentes.
Na primeira, todos os qubits permaneceram isolados, sem interação entre si, reproduzindo o comportamento de uma bateria clássica. Na segunda, parte deles entrou em um estado conhecido como emaranhamento quântico, no qual partículas passam a agir como se fossem um único sistema interligado.
E foi nesse ponto que os resultados começaram a chamar atenção.
O emaranhamento fez a bateria carregar quase duas vezes mais rápido
Quando cinco qubits ficaram emaranhados, a bateria experimental carregou cerca de 60% mais rápido do que a versão convencional.
Mas o resultado mais impressionante apareceu quando os pesquisadores conseguiram conectar 12 qubits simultaneamente. Nessa configuração, o sistema armazenou energia praticamente em metade do tempo necessário para o circuito clássico.
Tudo isso utilizando exatamente a mesma quantidade de energia fornecida ao dispositivo.
Segundo os cientistas, o fenômeno responsável pela vantagem é justamente o emaranhamento quântico. Nesse estado, partículas deixam de funcionar individualmente e passam a compartilhar propriedades coletivamente, mesmo separadas fisicamente.
Na prática, o sistema inteiro começa a responder de maneira coordenada.
O desafio, porém, é gigantesco.
Controlar qubits exige precisão extrema. Pequenas interferências térmicas ou eletromagnéticas podem destruir o estado quântico do sistema. Por isso, os pesquisadores precisaram calibrar cuidadosamente pulsos de micro-ondas e equilibrar as interações entre os qubits durante todo o experimento.
Mesmo assim, o estudo demonstrou algo importante: não é necessário atingir o cenário ideal teórico para obter vantagens reais.
Até agora, cientistas acreditavam que ganhos máximos só aconteceriam quando todos os qubits interagissem simultaneamente em um fenômeno chamado interação global. Isso ainda não foi alcançado experimentalmente em sistemas grandes.
Mas o novo trabalho mostrou que até níveis parciais de emaranhamento já produzem melhorias relevantes.
O que isso pode mudar no futuro da tecnologia
A ideia de uma bateria quântica parece distante da realidade cotidiana, mas suas implicações são enormes.
Hoje, quanto maior uma bateria convencional, mais tempo ela demora para carregar. Um carro elétrico, por exemplo, pode precisar de horas conectado à tomada dependendo da capacidade e da potência disponível.
Com baterias quânticas, a lógica pode funcionar ao contrário.
Em teoria, aumentar o número de qubits poderia reduzir proporcionalmente o tempo de carregamento. Isso significa que dispositivos enormes poderiam ser carregados em segundos — ou até frações de segundo — se a tecnologia evoluir suficientemente.
Ainda assim, os próprios cientistas reconhecem que esse cenário está muito distante.
Atualmente, manter qubits estáveis por longos períodos continua sendo um dos maiores obstáculos da computação quântica. Além disso, pesquisadores ainda tentam entender problemas básicos dessas baterias, incluindo o fenômeno de autodescarga espontânea.
Mesmo sem aplicações imediatas, os avanços estão acelerando.
Outro experimento recente, realizado na Austrália, utilizou moléculas orgânicas e lasers para criar um protótipo de bateria quântica baseado em superabsorção, fenômeno em que várias moléculas absorvem energia coletivamente de forma mais eficiente.
Os cientistas também começam a imaginar sistemas completos combinando baterias quânticas e motores térmicos quânticos capazes de reaproveitar calor desperdiçado por computadores quânticos.
Se essas ideias realmente funcionarem no futuro, a maneira como armazenamos e utilizamos energia poderá mudar radicalmente.
Por enquanto, as baterias quânticas ainda pertencem mais ao laboratório do que ao cotidiano. Mas experimentos como o realizado por brasileiros e chineses mostram que a fronteira entre ficção científica e realidade talvez esteja começando a desaparecer.
[Fonte: Revista Pesquisa FAPESP]
