Oamenii de știință au realizat primul prototip de baterie cuantică din lume și, spre deosebire de bateriile convenționale, aceasta se încarcă mai repede cu cât devine mai mare. Ar putea aceste dispozitive bizare să alimenteze într-o zi calculul cuantic – sau chiar telefonul tău?
Toată lumea știe că, cu cât bateria este mai mare, cu atât durează mai mult să se încarce – de aceea, încărcarea unui laptop poate dura câteva ore și, de obicei, toată noaptea pentru încărcarea unui vehicul electric.
Aceasta este lumea cu care suntem familiarizați, oricum. Dar în lumea lucrurilor foarte mici, se aplică reguli diferite. Mecanica cuantică (știința materiei la scară atomică și subatomică) „răstoarnă cumva situația”, spune James Quach, cercetător în științe cuantice la Csiro, agenția națională de știință a Australiei.
Quach lucrează la crearea unei baterii cuantice care sfidează bunul simț, încărcându-se mai repede cu cât devine mai mare. Așa cum unii se așteaptă ca într-o zi computerele cuantice să revoluționeze informatica, Quach susține că bateriile cuantice ar putea fi la fel de disruptive.
În martie 2026, echipa sa a făcut o descoperire importantă atunci când a dezvăluit ceea ce ei numesc primul prototip funcțional de baterie cuantică din lume.
Domeniul este încă la început, iar tehnologia cuantică este în sine dificilă. Însă unii oameni de știință spun că aceste baterii ar putea într-o zi să alimenteze dispozitive cuantice, în timp ce cei mai înfocați susținători insistă că ar putea fi folosite chiar și pentru a încărca dispozitive de zi cu zi, cum ar fi telefoanele.
Alții, însă, rămân puternic sceptici cu privire la viabilitatea lor în lumea reală.
Subminarea limitelor energetice
Bateriile convenționale se bazează pe reacții chimice care trimit 10 miliarde de miliarde de electroni sau mai mult prin dispozitivul pe care îl alimentează. Sună impresionant, dar unii consideră acum tehnologia ca fiind depășită.
„În ciuda unor progrese tehnologice majore, bateriile moderne se bazează încă pe procese electrochimice explorate pentru prima dată în urmă cu peste două secole”, spune Dario Ferraro, profesor asociat de fizică la Universitatea din Genova, Italia.
Acest lucru i-a determinat pe unii cercetători să se orienteze spre bateriile cuantice – baterii alimentate de efecte cuantice, mai degrabă decât de reacții chimice.
Ideea cheie este că bateriile cuantice nu au ca scop stocarea unei cantități mari de energie, ci livrarea acesteia mai rapidă și cu un control sporit – Dario Ferraro
Lumea celor foarte mici este una extrem de ciudată. Iar mecanica cuantică nu este străină de concepte uluitoare, de la particulele „încurcate” care se influențează reciproc la distanțe mari, până la timpul care curge invers .
Cercetarea care a pus bazele bateriilor cuantice a fost inițial determinată de curiozitatea cu privire la legi ale fizicii clasice care ar putea fi răsturnate în lumea cuantică. O lucrare importantă din 2015 a arătat că inseparabilitatea cuantică înseamnă că bateriile cuantice s-ar putea încărca – și descărca – mai eficient decât cele convenționale.
„Ideea cheie este că bateriile cuantice nu au ca scop stocarea unei cantități mari de energie, ci furnizarea acesteia mai rapid și cu un control sporit”, spune Ferraro.
Un nou prototip
Quach a testat o modalitate de a valorifica aceste efecte cuantice pentru a alimenta o baterie.
El folosește o microcavitate optică, un sistem experimental în care două oglinzi minuscule sunt plasate la o distanță de 100 nm (o lățime de aproximativ o mie de ori mai subțire decât firul de păr uman). Umple spațiul minuscul dintre oglinzi cu molecule de colorant organic, apoi transmite un fascicul laser.
CsiroFolosind această metodă, lumina și moleculele devin puternic cuplate, formând stări hibride lumină-materie, ceea ce sporește capacitatea sistemului de a absorbi și stoca energie – un efect cunoscut sub numele de superabsorbție.
Superabsorbția este responsabilă pentru cea mai surprinzătoare proprietate a bateriei. În fizica clasică, moleculele sunt mici individualiste – fiecare acționând independent și absorbind energie la o rată independentă de moleculele din jurul ei. Dar, în cazul efectelor cuantice, acestea sunt puțin mai colectiviste: „acționează la unison și în sinergie”, spune Quach. „Astfel încât rata cu care poți absorbi energia crește odată cu numărul de molecule existente.”
Înseamnă că, cu cât există mai multe molecule (adică cu cât bateria este mai mare), cu atât se încarcă mai repede. Prototipul lui Quach a avut nevoie de femtosecunde (cvadrilionimi de secundă) pentru a se încărca și a stocat energia timp de nanosecunde, cu aproximativ șase ordine de mărime mai mult.
Această performanță a fost demonstrată pentru prima dată de Quach și echipa sa în 2022. În martie 2026 , au adăugat un nou strat, reușind să extragă un curent electric din prototip. La intensități mai mari, acest curent ar putea fi utilizat pentru încărcarea dispozitivelor.
Metoda microcavităților optice a lui Quach nu este singura modalitate de a realiza o baterie cuantică. O altă abordare, de exemplu, folosește materiale supraconductoare – deja utilizate pe scară largă în calculul cuantic.
Un mare avantaj al designului lui Quach este însă că funcționează la temperatura camerei. Designurile supraconductoare funcționează doar la temperaturi criogenice începând de sub -150°C (-238°F). „Acest lucru este în regulă pentru computerele cuantice, dar nu este atât de util pentru a alimenta telefonul mobil”, spune Quach.
„Dacă scopul este să demonstrezi avantajul încărcării cuantice ca fizică reală… calea microcavităților optice este cea mai sigură variantă”, spune Mauro Paternostro, fizician cuantic la Universitatea Queen’s din Belfast.
Dar, pe termen lung, Paternostro consideră că designul supraconductor ar putea avea un avantaj în utilizări practice, deoarece este mai ușor să se extragă energie din acesta. „O microcavitate oferă o demonstrație frumoasă a ansamblului, dar un control slab asupra extragerii energiei într-o formă utilă și direcționată.”
O stare delicată
Cel mai recent experiment al lui Quach reprezintă un prim pas provizoriu către o baterie cuantică care ar putea într-o zi să înlocuiască cele convenționale. Cu toate acestea, în prezent, prototipul bateriei poate stoca doar o cantitate foarte mică de energie – câteva miliarde de electronvolți – timp de câteva nanosecunde. Pentru a alimenta dispozitivele convenționale, ar trebui să stocheze mult mai multă energie pentru mult mai mult timp.
CsiroQuach spune că a realizat deja acest lucru cu un nou design pe care l-a construit și lucrează acum la o lucrare pentru a publica rezultatele. Acesta folosește „o structură hibridă”, spune el, implicând componente cuantice pentru a permite încărcarea super-rapidă cu straturi clasice adăugate pentru a stoca energia pentru mai mult timp.
De asemenea, el intenționează să combine mai multe baterii cuantice microscopice pentru a le crește capacitatea totală. „Dacă facem aceste două lucruri, atunci suntem pe cale să putem alimenta un dispozitiv convențional”, spune el.
Totuși, alți oameni de știință rămân sceptici, având în vedere că efectele cuantice sunt notoriu de fragile și pot fi ușor perturbate de observare sau interferențe. „Interacțiunile cu mediul pot degrada rapid efectele [cuantice], limitând atât performanța, cât și scalabilitatea”, spune Ferraro, ceea ce ar putea compensa o parte din beneficiul așteptat al bateriilor cuantice. Abordarea acestei probleme este „crucială pentru trecerea bateriilor cuantice de la teorie la aplicații din lumea reală”, adaugă el.