Sebbene le batterie siano migliorate negli ultimi tempi, al loro interno le batterie odierne funzionano ancora con gli stessi principi elettrochimici di base sviluppati nel 18 ^ns e 19 ^ns secoli. Alcuni fisici ora si chiedono se i fenomeni quantistici possano rivoluzionare la chimica delle batterie convenzionali e portare allo sviluppo di una classe completamente nuova di batterie potenzialmente più potenti.

In un nuovo studio pubblicato su Lettere di revisione fisica , fisici Dario Ferraro e coautori dell'Istituto Italiano di Tecnologia di Genova, Italia, hanno teoricamente dimostrato un'accelerazione quantistica per il tempo di ricarica delle batterie quantistiche, in analogia all'accelerazione quantistica che è stata precedentemente dimostrata per l'elaborazione delle informazioni nell'informatica quantistica.

"Abbiamo dimostrato che, anche in un modello semplice ma realistico, la potenza di carica può essere notevolmente potenziata sfruttando opportunamente le regole della meccanica quantistica, " disse Ferraro Phys.org . "Batterie quantistiche, una volta realizzato sperimentalmente, potrebbe essere utilizzato in contesti in cui la rapidità del processo di carica/scarica è cruciale. Come possibile applicazione, si può immaginare la realizzazione di alimentatori su nanoscala per fornire energia a dispositivi miniaturizzati direttamente in loco."

Nel loro lavoro, i fisici hanno dimostrato che impigliando le unità di una batteria quantistica, e quindi accoppiando tutte le unità alla stessa fonte di energia quantistica, si traduce in un aumento quantistico collettivo della potenza di carica rispetto al caso in cui le unità vengono caricate individualmente, in parallelo. Il potenziamento aumenta all'aumentare del numero di unità (nello specifico, quando una batteria quantistica è composta da n unità, il vantaggio quantistico scala come la radice quadrata di n ).

I ricercatori attribuiscono il tempo di ricarica più veloce all'entanglement quantistico tra le unità. Spiegano che le unità sono tutte accoppiate a un modo elettromagnetico quantizzato comune, e fotoni dalla fonte di energia mediano un'interazione a lungo raggio tra le unità, generando intreccio tra di loro.

Il lavoro si basa su precedenti idee astratte sull'accelerazione del tempo di ricarica delle batterie quantistiche attraverso la ricarica collettiva, rendere questi concetti più concreti e porli su basi sperimentalmente fattibili. I ricercatori si aspettano che il sistema proposto possa essere realizzato sperimentalmente con l'attuale tecnologia all'avanguardia, come i qubit superconduttori, punti quantici, o cristalli fotonici, tra le altre possibilità.

"Il nostro lavoro mira a creare un ponte tra i teoremi di fisica matematica astratta e l'effettiva implementazione sperimentale di batterie quantistiche, " ha detto Ferraro.

Nel lavoro futuro, i ricercatori hanno anche in programma di indagare su un altro interessante risultato del nuovo studio, che è l'esistenza di un compromesso tra la potenza di carica della batteria quantistica e la sua capacità di accumulo di energia.

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