La batteria quantistica è vicina al debutto

Le batterie che sfruttano i fenomeni quantistici per ricaricarsi promettono di superare le batterie tradizionali, sia per prestazioni che per durata. Sono quindi molte le aziende e le università che studiano questa nuova tecnologia, che sta facendo passi avanti considerevoli.

Per la prima volta, alcuni ricercatori dell’Università di Tokyo hanno sfruttato un processo quantistico nuovo, che ignora la nozione convenzionale di causalità, per migliorare ulteriormente le performance di queste batterie e compiendo un ulteriore passo avanti verso la possibilità di adottarle nel mondo reale. Ma facciamo ordine.

La parola “quantistica”, inerente cioè la fisica che governa il mondo subatomico, trova ormai numerose applicazioni. Dai computer, di cui si fa un gran parlare, alle batterie, appunto. In questo ambito, questa tecnologia consente di realizzare prodotti ad alta efficienza e dai consumi molto bassi. Le batterie quantistiche hanno il vantaggio di ricaricarsi velocemente anche quando l'energia a disposizione è poca.

Una ricarica innovativa

Al momento, le batterie quantistiche sono in via di sviluppo. E qui si torna alla ricerca giapponese di cui sopra. Il professor Yoshihiko Hasegawa del dipartimento di Ingegneria dell’Informazione e della Comunicazione dell’Università di Tokyo, insieme ad alcuni studenti e ricercatori, ha concentrato il proprio lavoro per studiare il modo migliore per caricare una batteria quantistica, perché ce n'è più d'uno.

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"Attualmente le batterie utilizzano sostanze chimiche come il litio per immagazzinare energia", ha detto Yuanbo Chen, uno degli studenti coinvolti nel lavoro di Hasegawa.

"Una batteria quantistica lavora secondo logiche diverse. Le batterie chimiche sono governate dalle leggi della fisica classica; le particelle microscopiche di natura quantistica ne seguono altre, offrendo la possibilità di esplorare modi innovativi di usarle".

I ricercatori nipponici si sono detti particolarmente interessati al modo in cui le particelle quantistiche possono lavorare per superare le nostre convinzioni in una delle nostre esperienze più radicate, quella legata al tempo.

La sovrapposizione quantistica

In collaborazione con ricercatori del Centro di ricerca sulle scienze computazionali di Pechino, il team nipponico ha provato a caricare una batteria quantistica usando apparecchi ottici come laser, lenti e specchi, sfruttando soprattutto un metodo inedito.

Il principio di sovrapposizione

Generalmente, per caricare una batteria quantistica, si procede per fasi successive poste in un ordine preciso. Questo perché la casualità, in questi campi, segue un percorso definito in cui un dato evento (A) ne segue un secondo (B) e poi un terzo (C) e così via. Il team giapponese, invece, ha utilizzato un nuovo effetto quantistico che ha chiamato ordine causale indefinito (ICO): permette alla casualità degli eventi di procedere in entrambe le direzioni. Da A a B, ma anche da B ad A, per intenderci, in un principio conosciuto come sovrapposizione quantistica. 

“Con l'ICO abbiamo dimostrato che il modo in cui si carica una batteria composta da particelle quantistiche può influire drasticamente sulle sue prestazioni - ha aggiunto Chen -. Abbiamo visto enormi guadagni sia nell’energia immagazzinata nel sistema sia nell’efficienza termica. E, in modo un po’ controintuitivo, abbiamo scoperto l’effetto sorprendente di un’interazione che è l’inverso di quello che ci si potrebbe aspettare: un caricatore a bassa potenza può fornire energie più elevate con maggiore efficienza rispetto a un caricatore a potenza più elevata che viene utilizzato dallo stesso apparecchio”.

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