La batteria quantistica infrange le leggi della ricarica classica

I ricercatori dell'agenzia scientifica nazionale australiana CSIRO, guidati da James Quach, hanno raggiunto un risultato straordinario. Hanno sviluppato un prototipo di batteria quantistica che non si basa su reazioni chimiche convenzionali, ma sfrutta invece proprietà quantistiche insolite per immagazzinare energia. Il team è anche riuscito a dimostrare che il dispositivo può emettere una corrente elettrica, avvicinando così il concetto a una tecnologia utilizzabile.

La struttura prototipo è estremamente piccola. Si basa su una microcavità ottica con due minuscoli specchi distanti solo circa 100 nanometri, ovvero quasi mille volte più sottili di un capello umano. Lo spazio tra gli specchi è riempito con molecole di un colorante organico, e l'intera struttura viene poi illuminata con un laser. La semplice interazione tra la luce e le molecole crea uno stato ibrido di luce e materia chiamato "polaritone".

Questo crea un fenomeno noto come superassorbimento. Le molecole iniziano a lavorare insieme anziché individualmente, il che cambia le regole del gioco. Più molecole ci sono nel sistema, più velocemente sono in grado di assorbire energia. Ciò significa che una batteria quantistica più grande si carica più velocemente di una più piccola, che è l'esatto opposto di ciò che accade con le batterie dei nostri smartphone o delle nostre auto elettriche oggi.

Sebbene il dispositivo si ricarichi estremamente velocemente, trattenere l'energia rappresenta ancora una sfida non indifferente. L'energia immagazzinata rimane disponibile solo per pochi nanosecondi, un intervallo di tempo oltre un milione di volte superiore al tempo di ricarica, ma comunque troppo breve. Anche la quantità di energia immagazzinata è trascurabile, pari a pochi miliardi di elettronvolt. Di conseguenza, il suo utilizzo nei dispositivi di uso quotidiano è ancora lontano.

Il grande vantaggio di questa soluzione australiana è che funziona a normale temperatura ambiente. Altre idee per batterie quantistiche richiedono materiali superconduttori e un raffreddamento estremo al di sotto di -150 °C, difficile da ottenere al di fuori dei laboratori.

Date le limitazioni attuali, sembra che le batterie quantistiche troveranno inizialmente impiego nei computer quantistici. Questa tecnologia potrebbe ridurre il consumo energetico dei sistemi quantistici, aumentarne la velocità e diminuire il numero di errori. Tuttavia, la sfida principale rimane: come estrarre l'energia immagazzinata in modo stabile, controllato e pratico?

Gli stati quantistici sono molto sensibili all'ambiente circostante. Alcuni scienziati stanno già prendendo in considerazione progetti ibridi che combinano la ricarica quantistica rapida con strati classici per l'immagazzinamento a lungo termine. Per ora, si tratta di un esperimento scientifico entusiasmante che attende ancora una conferma pratica.