Você está atrasado para um compromisso importante. Ao sair de casa, percebe que a bateria do celular está quase descarregada. Agora, imagine se bastasse apenas alguns instantes para carregar o aparelho completamente. Essa é a promessa das baterias quânticas – uma tecnologia que começa a sair do papel.

Cientistas australianos desenvolveram o que afirmam ser a primeira bateria quântica funcional do mundo, um protótipo capaz de completar todas as etapas básicas de uma bateria: carregar, armazenar energia e descarregar.

O avanço, descrito na revista Light: Science & Applications, representa uma mudança importante em uma área que, até poucos anos atrás, existia apenas no campo teórico.

O protótipo foi desenvolvido por uma equipe liderada pelo físico James Quach, da agência científica australiana CSIRO, em colaboração com universidades locais e europeias.

A ideia de baterias quânticas surgiu em 2013, baseada em princípios da mecânica quântica – o ramo da física que descreve o comportamento de partículas em escalas extremamente pequenas.

Diferentemente das baterias convencionais, que armazenam energia por meio de reações químicas, as baterias quânticas exploram fenômenos como superposição e emaranhamento, em que partículas podem assumir múltiplos estados ao mesmo tempo ou permanecer conectadas mesmo à distância. (Entenda melhor sobre física quântica neste texto)

O ponto central da nova pesquisa está em um comportamento considerado contraintuitivo. Em baterias comuns, quanto maior o dispositivo, mais tempo ele leva para carregar. “É por isso que pode levar uma hora para carregar seu celular, mas seu carro elétrico precisa da noite toda”, destacou Quach em comunicado. 

Já em escalas quânticas ocorre o oposto: quanto maior o sistema, mais rápido ele pode ser carregado. Esse efeito, chamado de “coletivo”, faz com que as unidades de armazenamento não funcionem de forma isolada, mas como um conjunto coordenado.

Na prática, isso significa que várias unidades quânticas podem se ajudar mutuamente a carregar mais rápido. Em vez de cada parte levar o mesmo tempo, o processo acelera à medida que o número de unidades aumenta.

Os pesquisadores demonstraram que o tempo de carregamento diminui proporcionalmente ao tamanho do sistema, confirmando previsões teóricas feitas ao longo de décadas.

O protótipo usa uma microcavidade orgânica – uma estrutura formada por múltiplas camadas de materiais que aprisionam luz – e é carregado sem fio por meio de um laser.

Segundo Quach, o novo modelo é o primeiro a realizar um ciclo completo de funcionamento. Versões anteriores já haviam demonstrado o carregamento acelerado, mas não conseguiam liberar a energia armazenada.

Os testes mostram que o carregamento ocorre em escalas extremamente rápidas – da ordem de femtossegundos, que correspondem a quadrilionésimos de segundo.

Já a energia permanece armazenada por nanossegundos. Embora esse tempo ainda seja muito curto, representa um avanço significativo: cerca de seis ordens de magnitude maior do que o tempo de carregamento. Trazendo para unidades mais cotidianas, isso significa que uma bateria que demora um minuto para carregar seria capaz de armazenar energia por anos.

Apesar do progresso, a tecnologia ainda está longe de aplicações práticas no dia a dia. A capacidade do protótipo é muito pequena – insuficiente para alimentar dispositivos como celulares ou carros elétricos. 

Além disso, o tempo de armazenamento da carga ainda precisa ser ampliado de forma significativa. O principal desafio agora é justamente aumentar essa duração sem perder a velocidade de carregamento. “O que precisamos fazer em seguida é aumentar o tempo de armazenamento”, diz Quach. “Você quer que sua bateria tenha carga por mais de alguns nanossegundos se quiser falar com alguém no telefone”.

Mesmo assim, os pesquisadores apontam aplicações mais imediatas em outra área: a computação quântica. Esses sistemas exigem fontes de energia que operem nas mesmas condições quânticas e com alta eficiência. 

No longo prazo, a promessa é mais ampla. As baterias quânticas poderiam permitir carregamentos quase instantâneos e até transmissão de energia sem fio a longas distâncias.

“Você poderia colocar uma bateria quântica, por exemplo, em um drone, e carregá-la enquanto ele estiver em voo”, disse Quach. “Assim que a tecnologia amadurecer, você não precisará mais parar seu carro em um posto de gasolina para carregá-lo; poderá carregá-lo em movimento.”