{"id":14509,"date":"2023-12-18T14:00:00","date_gmt":"2023-12-18T14:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/network-king.net\/los-japoneses-exploran-la-fisica-cuantica-para-crear-baterias-mas-eficientes\/"},"modified":"2023-12-24T14:01:54","modified_gmt":"2023-12-24T14:01:54","slug":"los-japoneses-exploran-la-fisica-cuantica-para-crear-baterias-mas-eficientes","status":"publish","type":"articles","link":"https:\/\/network-king.net\/es\/los-japoneses-exploran-la-fisica-cuantica-para-crear-baterias-mas-eficientes\/","title":{"rendered":"Los japoneses exploran la f\u00edsica cu\u00e1ntica para crear bater\u00edas m\u00e1s eficientes"},"content":{"rendered":"\n

En los \u00faltimos titulares de los medios especializados se han registrado cada vez m\u00e1s hitos importantes<\/a> en la aplicaci\u00f3n de los ordenadores cu\u00e1nticos a trabajos cient\u00edficos y t\u00e9cnicos, pero \u00bfalguna vez ha imaginado que la f\u00edsica cu\u00e1ntica tambi\u00e9n podr\u00eda ser \u00fatil en el campo de las bater\u00edas? Investigadores de la Universidad de Tokio est\u00e1n explorando los fen\u00f3menos cu\u00e1nticos en un intento de superar la utilidad y capacidad de las bater\u00edas qu\u00edmicas convencionales en determinadas aplicaciones de bajo consumo energ\u00e9tico.<\/p>\n\n

En la actualidad, investigadores de diversas partes del mundo trabajan en distintos aspectos de las bater\u00edas cu\u00e1nticas -que almacenan la energ\u00eda de fotones en lugar de electrones e iones, como las bater\u00edas electroqu\u00edmicas convencionales- en experimentos de laboratorio. En el caso del Departamento de Ingenier\u00eda de la Informaci\u00f3n y la Comunicaci\u00f3n de la Universidad de Tokio, el estudiante de posgrado Yuanbo Chen y el profesor asociado Yoshihiko Hasegawa investigan la mejor forma de recargar una bater\u00eda cu\u00e1ntica<\/a>. Seg\u00fan ellos, una de las ventajas de las bater\u00edas cu\u00e1nticas es que pueden ser incre\u00edblemente eficientes, pero esto depende de c\u00f3mo se carguen.<\/p>\n\n

En el mundo de la f\u00edsica cl\u00e1sica, para cargar una bater\u00eda utilizando dos cargadores, habr\u00eda que hacerlo en secuencia, lo que limitar\u00eda las opciones disponibles a s\u00f3lo dos \u00f3rdenes posibles. En la teor\u00eda cu\u00e1ntica est\u00e1ndar, el orden causal de ocurrencia entre sucesos est\u00e1 prescrito y debe definirse. Esto se ha mantenido hasta ahora en los escenarios de funcionamiento de las bater\u00edas cu\u00e1nticas convencionales. En este estudio, los investigadores dieron un paso m\u00e1s explotando el efecto cu\u00e1ntico denominado orden causal indefinido, u OIC, para cargar bater\u00edas cu\u00e1nticas utilizando varios cargadores dispuestos en distintos \u00f3rdenes, formando una superposici\u00f3n cu\u00e1ntica.<\/p>\n\n

En el \u00e1mbito cl\u00e1sico, la causalidad sigue un camino claro, lo que significa que si el suceso A conduce al suceso B, entonces se descarta la posibilidad de que B cause A. Sin embargo, en la escala cu\u00e1ntica, la ICO permite ambas direcciones de causalidad bas\u00e1ndose en lo que se conoce como superposici\u00f3n cu\u00e1ntica, lo que hace que las dos afirmaciones anteriores sean simult\u00e1neamente ciertas.<\/p>\n\n

En el experimento japon\u00e9s, realizado en colaboraci\u00f3n con el Centro de Investigaci\u00f3n de Ciencias Computacionales de Pek\u00edn, se llevaron a cabo varios experimentos para cargar una bater\u00eda cu\u00e1ntica utilizando dispositivos \u00f3pticos como l\u00e1seres, lentes y espejos.<\/p>\n\n

\u00abCon ICO hemos demostrado que la forma de cargar una bater\u00eda compuesta de part\u00edculas cu\u00e1nticas puede influir significativamente en su rendimiento\u00bb, explica Chen. \u00abObservamos enormes ganancias tanto en la energ\u00eda almacenada en el sistema como en la eficiencia t\u00e9rmica. Y, de forma un tanto contraintuitiva, descubrimos el sorprendente efecto de una interacci\u00f3n inversa a la que cabr\u00eda esperar: un cargador de menor potencia podr\u00eda suministrar m\u00e1s energ\u00eda de forma m\u00e1s eficiente que un cargador comparativamente de mayor potencia que utilizara el mismo dispositivo\u00bb, a\u00f1ade el investigador.<\/p>\n\n

Seg\u00fan los investigadores, el fen\u00f3meno ICO explorado en este estudio podr\u00eda encontrar usos m\u00e1s all\u00e1 de la recarga en una posible nueva generaci\u00f3n de dispositivos energ\u00e9ticamente eficientes. Podr\u00eda mejorar el rendimiento de otras tareas que impliquen termodin\u00e1mica o transferencia de calor. Un ejemplo prometedor son los paneles solares que, bajo el efecto del calor, hoy pierden eficiencia; ICO podr\u00eda utilizarse para mitigar este efecto, lo que supondr\u00eda un aumento de la eficiencia.<\/p>\n\n

El concepto de bater\u00edas cu\u00e1nticas<\/a>, que introduce la posibilidad de crear medios eficientes de almacenar energ\u00eda a peque\u00f1a escala, fue propuesto formalmente por primera vez hace 10 a\u00f1os por Robert Alicki, de la Universidad de Gda\u0144sk (Polonia), y Mark Fannes, de la KU Leuven (B\u00e9lgica). La idea es aprovechar las dimensiones microsc\u00f3picas y sus caracter\u00edsticas no cl\u00e1sicas, como el entrelazamiento, para disponer de bater\u00edas con procesos de carga m\u00e1s eficientes y r\u00e1pidos que en el mundo macrosc\u00f3pico. Desde entonces se ha investigado mucho sobre el tema, examinando distintos mecanismos de carga, densidad energ\u00e9tica y estabilidad, entre otros, sin llegar, sin embargo, a un producto comercial.<\/p>\n\n

Tiempo de recarga<\/h2>\n\n

Un estudio<\/a> de 2022 cuantifica la aceleraci\u00f3n m\u00e1xima del tiempo de carga de una bater\u00eda que puede conseguirse mediante efectos cu\u00e1nticos. Seg\u00fan los investigadores del Instituto de Ciencias B\u00e1sicas de la Rep\u00fablica de Corea, incluso con el crecimiento de los estudios sobre bater\u00edas cu\u00e1nticas con velocidades de recarga capaces de superar a sus hom\u00f3logas cl\u00e1sicas, faltaba una estimaci\u00f3n te\u00f3rica de la magnitud de esta aceleraci\u00f3n.<\/p>\n\n

La investigaci\u00f3n demostr\u00f3 que la velocidad de carga de las bater\u00edas cu\u00e1nticas puede crecer como m\u00e1ximo en proporci\u00f3n cuadr\u00e1tica al n\u00famero de celdas que la componen. En el caso de las bater\u00edas cl\u00e1sicas, esta escala es lineal, y la raz\u00f3n se debe a que las celdas se cargan normalmente en paralelo, lo que significa que cada celda se carga independientemente de las dem\u00e1s. En cambio, en las bater\u00edas cu\u00e1nticas, el protocolo de carga re\u00fane varias c\u00e9lulas.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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