Desde que Max Planck desarrollara su teoría cuántica, mucho hemos oído hablar de mecánica cuántica o física cuántica. Si bien no terminamos de entender en qué consiste exactamente y cuesta dar una explicación satisfactoria. La definición dice que trata del comportamiento de la luz y de la materia a escala microscópica. A nivel subatómico. Y en lo práctico, hace años que hablamos de ordenadores o computadoras cuánticas. Y desde hace unos pocos años, también surge el concepto de baterías cuánticas.
El “apellido” cuántico que acompaña a estas tecnologías en auge y a la física cuántica en general tiene que ver con la cuantía de energía o cuanto de energía. Es la manera de cuantificar la magnitud de un fotón. Cada fotón de una longitud de onda de luz específica tiene un valor propio. La importancia de este descubrimiento, que dio pie a la constante de Planck, radica en que explica lo que ocurre en nuestro mundo a nivel subatómico. Mientras que la física tradicional lo hace a nivel atómico.
Gracias a estos conocimientos científicos se han abierto muchas puertas teóricas que han dado pie también a inventos que ya cuentan con prototipos o con ingenios reales. En el caso que nos ocupa, todavía queda mucho camino por recorrer, pero sobre el papel, las baterías cuánticas prometen un futuro más sostenible gracias a un sistema de almacenamiento de energía prácticamente inmejorable.
Baterías cuánticas que desafían nuestra lógica
Como ocurre al hablar de física cuántica, tratar el tema de las baterías cuánticas implica sobrepasar lo que sabemos hasta ahora sobre almacenamiento de energía. Ya en 2019, científicos canadienses afirmaban, en teoría, que era posible crear una batería cuántica a escala nanométrica que no perdiera carga. Mientras que las baterías de iones de litio, que emplea principios electroquímicos, se degrada con el tiempo y tiene unos límites de eficiencia, las baterías cuánticas dependen de la física cuántica. Emplea fotones. Y su comportamiento hace que todo sea posible en la teoría.
Así, si se cumplen las premisas, sería posible crear una red cuántica con baterías de estado sólido que puedan almacenar energía excitónica, es decir, aprovechando la energía que surge cuando un electrón absorbe un fotón de luz. Cuando esa red cuántica está en un estado oscuro, no puede intercambiar energía. Y esto resuelve un problema de las baterías cuánticas: la pérdida de energía. Para que todo este sistema o modelo funcione, es necesario que la red tenga una estructura simétrica.
Ya en 2022, investigadores australianos probaron suerte con el concepto de superabsorción. La idea es que es posible aumentar la potencia de carga de las baterías cuánticas cuanto mayor es su tamaño. Esto haría posible tiempos de carga mucho más reducidos que los de las baterías actuales. Y para poner en práctica esta teoría, hicieron pruebas fabricando un dispositivo formado por “estructuras” que “consisten en una capa delgada (activa) de un semiconductor molecular de baja masa que se dispersa en una matriz polimérica que se deposita mediante un revestimiento de espín y se coloca entre dos espejos dieléctricos, formando una microcavidad”. A medida que aumentaban esa microcavidad y el número de moléculas, el tiempo de carga disminuía.
Una batería inalámbrica que no envejece
Cuando estas y otras investigaciones logren fabricar baterías cuánticas a escala práctica o comercial, todo apunta a que serán capaces de cargar toda clase de dispositivos e ingenios eléctricos, desde pequeños relojes a smartphones, ordenadores o automóviles eléctricos, en segundos. Y si se cumplen las expectativas, su durabilidad será enorme y su capacidad de carga dará mucho que hablar.
Una investigación china publicada recientemente promete baterías cuánticas inalámbricas y con capacidades de carga que no se degradan al cabo de los años. Combinando ambas características, en un futuro ideal, sería posible disponer de electricidad suficiente para manejar toda clase de vehículos, máquinas y dispositivos que estuvieran siempre cargados. Sin necesidad de cables ni tiempos de espera durante la carga.
Pero si las baterías cuánticas prometen tanto que parece magia, ¿por qué están fabricándolas ya a escala global? Precisamente, la revolución de las baterías cuánticas tiene una contrapartida. Lo que las hace tan prometedoras, a su vez, las hace inestables. Si tan rápidas se pueden cargar, lo mismo ocurre con su descarga. Es necesario diseñarlas para que formen un sistema controlado que contrarreste su sensibilidad a los fenómenos externos.
La propuesta china consiste en utilizar un pequeño tubo metálico en el centro de la batería para generar un campo magnético. Así es posible cargar las baterías cuánticas sin contacto con el cargador. La carga es inalámbrica, lo que reduce la inestabilidad de la misma al contacto. Para que esto funcione correctamente, los investigadores han tenido que calcular la distancia adecuada entre la batería y el cargador para obtener la carga ideal.
Seguiremos hablando de las baterías cuánticas en los próximos meses y años. Pero puede que necesitemos una década o más hasta ver la primera batería de su clase en un dispositivo electrónico.
