Nel 2013, Robert Alicki dell’Università di Danzica in Polonia e Marc Vanes dell’Università di Leuven in Belgio hanno lanciato il concetto di batteria quantistica. Mentre una batteria convenzionale utilizza il trasferimento di ioni ed elettroni tra due elettrodi, una batteria quantistica immagazzina l’energia dei fotoni.

Dieci anni dopo, diversi team di ricercatori stanno lavorando per sviluppare queste batterie rivoluzionarie, in grado di ricaricarsi molto rapidamente.

Cos'è una batteria quantistica?

Una batteria quantistica, a differenza di una batteria classica, utilizza le proprietà uniche delle particelle quantistiche, come sovrapposizione, entanglement e superassorbimento.

Secondo il principio di sovrapposizione, una particella, come un fotone, può esistere in più stati contemporaneamente. Ciò potrebbe consentire a una batteria quantistica di immagazzinare e trasmettere energia in modo più efficiente rispetto alle batterie convenzionali.

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Anche la batteria quantistica utilizza il principio dell’entanglement. Secondo questo, due particelle entangled possono avere stati correlati anche quando hanno grandi distanze tra loro. Questa proprietà può essere utilizzata per trasferire energia in modo più rapido ed efficiente.

Infine, grazie al superassorbimento, una batteria quantistica può assorbire una maggiore quantità di energia in tempi più brevi rispetto a un sistema classico.

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Cos'è l'energia quantistica?

L'energia quantistica si riferisce all'energia associata a sistemi o fenomeni governati dalle leggi della meccanica quantistica.

La meccanica quantistica è una teoria fondamentale della fisica che descrive il comportamento delle particelle subatomiche, come elettroni e fotoni, su scale molto piccole, dove gli effetti quantistici diventano grandi.

È stato sviluppato negli anni '20 da fisici come Max Planck, Niels Bohr, Albert Einstein, Louis de Broglie e Werner Heisenberg.

L’energia quantistica ha molte applicazioni come i computer quantistici, che sono in grado di eseguire calcoli più velocemente dei computer classici.

Quali sono i vantaggi e gli svantaggi delle batterie quantistiche?

Le batterie quantistiche migliorano l’immagazzinamento e il rilascio dell’energia. Permette una migliore gestione della potenza con minori perdite e tempi di ricarica molto brevi.

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Questi sistemi offrono anche la possibilità di ridurre le dimensioni dei dispositivi di archiviazione aumentandone la capacità.

Nonostante questi vantaggi, le batterie quantistiche pongono ancora molte sfide. È necessario sviluppare tecniche pratiche per sfruttare le proprietà quantistiche nei dispositivi reali.

Dobbiamo anche garantire che le batterie quantistiche siano stabili e durevoli a lungo termine. La produzione di batterie quantistiche deve essere economicamente sostenibile e scalabile per un uso su larga scala.

Dobbiamo infine ricordare che l'autonomia di queste batterie non è infinita, soprattutto a causa della loro capacità limitata.

Con quale tecnologia possiamo equipaggiare oggi una batteria quantistica?

Le batterie quantistiche sono ancora oggi in fase sperimentale. I modelli sviluppati negli anni 2020 sono costituiti da particelle posizionate tra due specchi di dimensioni micron.

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Una batteria di un miliardo di molecole può alimentare un LED. Pertanto, le prime batterie quantistiche sono molto piccole.

Inizialmente potevano essere utilizzati solo nelle celle solari e nei sistemi elettronici in miniatura.