Baterias quânticas oferecem recarga otimizada ao contornar restrições da lei de causa e efeito

As baterias quânticas, inicialmente uma curiosidade na física teórica, agora capturam a atenção de entusiastas práticos. As teorias sugerem que, devido aos efeitos quânticos, as células dessas baterias poderiam carregar simultaneamente, prometendo uma velocidade de recarga inigualável. Embora a primeira bateria quântica experimental tenha surgido em 2020, ainda está longe de aplicação prática para dispositivos como celulares ou carros, assemelhando-se mais aos sistemas de qubits supercondutores de computadores quânticos.

No entanto, os experimentos de Gaoyan Zhu e sua equipe na Universidade de Tóquio revelaram que um fenômeno quântico peculiar pode desempenhar um papel eficaz na carga e descarga dessas baterias, destacando avanços tanto teóricos quanto experimentais.

O fenômeno peculiar investigado pela equipe desafia nossa intuição ao parecer contrário à ideia arraigada de causalidade, conhecida como a lei de causa e efeito. Este conceito fundamental, tão querido em nossa percepção tradicional do mundo, é desafiado por essa abordagem bizarra, que sugere que uma coisa pode ocorrer independentemente da outra.

No mundo clássico ao qual estamos habituados, a causalidade segue uma única direção: se o evento A causa o evento B, então é evidente que B não causou A. Contudo, na escala quântica, surge a possibilidade da “ordem causal indefinida”, onde ambas as direções de causalidade coexistem em uma superposição quântica. Isso implica que ambas as direções e nenhuma delas são simultaneamente verdadeiras, só se tornando definidas quando realizamos uma medição.

A causalidade quântica desafia a tradicional sequência de causa e efeito, uma vez que eventos quânticos parecem independizar-se de espaço e tempo – ou, pelo menos, as variáveis parecem existir fora do tempo, não pertencendo nem ao passado, nem ao futuro.

Os físicos aplicaram o conceito de ordem causal indefinida a dois carregadores que trabalhavam para fornecer energia a uma bateria quântica. Por meio de cálculos, avaliaram a eficiência e a quantidade de energia que a bateria receberia em três protocolos: carregadores conectados sequencialmente (em série), carregadores alimentando simultaneamente a bateria (em paralelo) e uma situação em que era impossível determinar qual carregador estava ativo devido à superposição dessas causalidades.

Os cálculos demonstraram que a abordagem com causalidade indefinida proporciona à bateria mais energia de maneira eficiente, mesmo com uma conexão relativamente fraca entre os carregadores e a bateria. Embora a equipe tenha realizado um experimento de prova de princípio com fótons para validar esses cálculos, testes diretos sobre o carregamento completo de uma bateria quântica ainda estão pendentes.

Assim, para compreender completamente como a ausência da sequência de causa e efeito pode impactar o desempenho das baterias quânticas, será necessário aguardar experimentos mais abrangentes. A equipe está dedicada a desenvolver tais experimentos para esclarecer essas questões.

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