Científicos japoneses proponen un diseño de batería cuántica que resiste la pérdida de energía

Si las "baterías cuánticas" fueran una realidad, veríamos que los dispositivos cotidianos cambiarían hasta ser irreconocibles: todo tendría velocidades de carga ultrarrápidas, una vida útil más larga sin degradación y una mayor eficiencia energética.

Sin embargo, hasta ahora, las propuestas de baterías cuánticas no han pasado realmente de la pizarra, principalmente porque los dispositivos cuánticos pierden demasiada energía y sus frágiles estados cuánticos colapsan rápidamente

Básicamente, mover y almacenar energía sin pérdidas es el principal obstáculo aquí. Pero ahora, un equipo japonés de investigadores del Centro RIKEN para Computación Cuántica y la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong ha presentado un plan más limpio. Y se basa en un diseño topológico que, en teoría, retiene la energía a largas distancias e incluso muestra un breve aumento en la potencia de carga cuando aumentan las pérdidas.

Potencial para dispositivos de almacenamiento de microenergía

Si bien este es un estudio teórico, no una demostración de laboratorio, los científicos modelaron una batería construida con guías de onda fotónicas (canales que guían la luz) acopladas a átomos simples de dos niveles (los bloques de construcción básicos en la física cuántica).

Al usar la topología, propiedades que se mantienen robustas incluso si se dobla o modifica la estructura, sus ecuaciones muestran una transferencia de energía casi perfecta y una sorprendente resistencia a la disipación (la fuga de energía habitual).

El modelo incluso predice que cuando las pérdidas cruzan un umbral crítico, la potencia de carga aumenta brevemente, revirtiendo la suposición de que la pérdida siempre es mala.

“Nuestra investigación proporciona nuevos conocimientos desde una perspectiva topológica y nos da pistas para la realización de dispositivos de almacenamiento de microenergía de alto rendimiento”, dijo Zhi-Guang Lu, primer autor de la investigación.

“Al superar las limitaciones de rendimiento práctico de las baterías cuánticas causadas por la transmisión y disipación de energía a larga distancia, esperamos acelerar la transición de la teoría a la aplicación práctica de las baterías cuánticas”.

Una hoja de ruta prometedora

Si el diseño se mantiene en los experimentos, algún día podría significar baterías diminutas de carga rápida para el hardware cuántico del futuro, desde el almacenamiento de energía en chips hasta enlaces cuánticos ópticos que necesitan que la energía se mueva limpiamente entre componentes.

La gran promesa de la topología es la robustez, dicen los científicos, con las características clave sobreviviendo a dobleces, pequeños defectos y algo de ruido ambiental, todo lo cual normalmente destruye los dispositivos cuánticos.

“Mirando hacia el futuro, continuaremos trabajando para cerrar la brecha entre el estudio teórico y el despliegue práctico de dispositivos cuánticos, dando paso a la era cuántica que hemos imaginado durante mucho tiempo”, explicó Cheng Shang, autora correspondiente de la investigación.

Sin embargo, agregó que la teoría es solo eso: un modelo, no un producto, y construir circuitos fotónicos topológicos de baja pérdida a escala es complicado, por decir lo menos. Los ingenieros deberán mostrar el efecto en el laboratorio, controlar las peculiaridades de fabricación y demostrar que el aumento de la disipación es controlable y útil fuera de las condiciones ideales

Sin embargo, como hoja de ruta, es prometedor. Sugiere que la fotónica topológica mantiene la energía cuántica donde se desea e incluso, con la configuración adecuada, podría hacer que la "pérdida" trabaje a tu favor.

Referencia de la noticia

Topological Quantum Batteries, published in Physical Review Letters, October 2025.