Questões de Concurso

Bateria quântica armazena energia em metade do tempo necessário para carregar sua versão clássica

Para os acompanhantes das novidades científicas, tornou-se rotineiro observar avanços em tecnologias baseadas no controle de propriedades físicas de átomos e partículas subatômicas, tais como a computação, a criptografia e o sensoriamento quânticos. Contudo, uma quarta aplicação ganha espaço: as baterias quânticas. No curto prazo, esses dispositivos aumentam a eficiência de computadores quânticos e, no futuro, permitirão o carregamento quase instantâneo de celulares e veículos elétricos.

O físico brasileiro Alan Costa dos Santos, do Instituto de Física Fundamental do Conselho Superior de Investigações Científicas em Madri, ressalta o enorme potencial teórico da tecnologia, embora reconheça que ainda há um longo percurso até sua consolidação. Santos, ao lado dos físicos Andreia Saguia e Marcelo Sarandy, da Universidade Federal Fluminense, coordenou o planejamento teórico de um experimento conduzido na Universidade de Ciência e Tecnologia do Sul, na China, sob a liderança dos físicos Chang-Kang Hu e Dian Tan. A pesquisa, que reuniu os três teóricos brasileiros e vinte experimentais chineses, foi capa da revista Physical Review Letters em fevereiro.

A equipe demonstrou de forma inédita que uma bateria capaz de gerar emaranhamento quântico carrega na metade do tempo exigido por um dispositivo sem essa propriedade. No emaranhamento, duas ou mais partículas comportam-se de maneira entrelaçada como um único ente, independentemente da distância entre elas. Para o teste, construiu-se um circuito supercondutor quadrado de dez milímetros dotado de dezesseis bits quânticos, ou qubits. O desempenho foi avaliado comparando-se os qubits totalmente desconectados — equivalente a uma bateria clássica — com uma configuração em que parte dos qubits interagia de forma entrelaçada. Ambas as condições receberam a mesma quantidade de energia.

Os resultados revelaram que a bateria quântica carregou 60% mais rápido com cinco qubits entrelaçados e atingiu uma taxa de armazenamento quase 100% superior ao utilizar doze qubits emaranhados, que foi o limite alcançado no teste. Em entrevista, Dian Tan explicou que a realização exigiu controle e calibração delicados para equilibrar as interações entre os qubits e otimizar a carga sem perturbar o sistema, destacando os desafios de aplicar pulsos precisos de micro-ondas enquanto se ampliava a quantidade de bits ativos.

Um dos maiores obstáculos no setor é expandir o emaranhamento para o maior número possível de qubits. Diversamente das baterias convencionais de íons de lítio, nas quais uma capacidade maior exige mais tempo de recarga, os sistemas quânticos operam de forma inversa: quanto maior o sistema, mais veloz é a recarga. Em tese, elevar a quantidade de qubits em dez mil vezes reduziria o tempo de carregamento na mesma proporção, viabilizando recargas em frações de segundo se os dispositivos atingirem o porte das baterias comerciais.

No âmbito da física, qualquer estrutura capaz de armazenar energia temporariamente é considerada uma bateria, seja uma represa hidrelétrica ou um acumulador eletroquímico. As baterias modernas de lítio utilizam o mesmo princípio básico da pilha criada por Alessandro Volta em 1800, forçando a separação de partículas encarregadas de gerar corrente elétrica. Por sua vez, um qubit é um sistema quântico que transita entre o estado fundamental zero e o estado excitado um, podendo permanecer em sobreposição de ambos até que uma medição seja feita. O processo de carga da bateria quântica consiste em transferir energia aos qubits para elevar seus estados de zero para um.

Atualmente, diferentes métodos buscam explorar tais propriedades. Uma equipe liderada por James Quach, da Organização da Commonwealth para Pesquisa Científica e Industrial na Austrália, publicou na Light: Science & Applications em março de 2026 um modelo baseado em lasers e moléculas. O protótipo usa uma película com centenas de trilhões de moléculas do corante ftalocianina de cobre em uma cavidade óptica. O feixe de laser ativa um estado coletivo chamado superabsorção, que amplia a eficiência do processo em relação à absorção individual.

O protótipo australiano obteve carga em femtossegundos, unidade de medida de tempo que vale um quatrilionésimo de segundo, e reteve a energia durante nanossegundos. Houve um ganho substancial na extração de energia elétrica à medida que mais moléculas foram expostas ao laser, superando em até 120% o modelo sem cavidade. Quach sinalizou que o próximo objetivo da equipe é estender o tempo de retenção dessa energia para viabilizar comercialmente a tecnologia.

Paralelamente, um grupo sino-brasileiro planeja integrar no mesmo circuito a bateria quântica e um motor térmico quântico, que reaproveitaria o calor residual dos computadores quânticos para reconvertê-lo em energia reutilizável. Segundo pesquisadores, a integração criaria um ciclo fechado de geração, armazenamento e uso de energia, abrandando ruídos térmicos na máquina.

Por fim, Alan Costa dos Santos lembrou que questões como a autodescarga espontânea ainda precisam ser detalhadamente compreendidas no plano quântico.

https://revistapesquisa.fapesp.br/sustentabilidade/.adaptado.

Em tese, "elevar" a quantidade de qubits em dez mil vezes "reduziria" o tempo de carregamento na mesma proporção, viabilizando recargas em frações de segundo se os dispositivos "atingirem" o porte das baterias comerciais.
Em relação aos verbos destacados, assinale a alternativa CORRETA.

(a)

"Elevar" está empregado no infinitivo impessoal; "reduziria" pertence ao pretérito imperfeito do indicativo, exprimindo ação habitual; e "atingirem" encontra-se classificado no futuro do subjuntivo, empregado na oração subordinada condicional

(b)

"Elevar" apresenta-se no infinitivo impessoal; "reduziria" flexiona-se no futuro do pretérito do indicativo, exprimindo hipótese vinculada a uma condição; e "atingirem" encontra-se no futuro do subjuntivo, empregado na oração subordinada condicional.

(c)

"Elevar" encontra-se no infinitivo pessoal; "reduziria" pertence ao futuro do presente do indicativo, indicando fato posterior; e "atingirem" flexiona-se no presente do subjuntivo por integrar oração subordinada hipotética.

(d)

"Elevar" corresponde ao particípio verbal empregado com valor nominal; "reduziria" pertence ao futuro do pretérito do indicativo, exprimindo ação posterior em relação a um referencial passado; e "atingirem" está flexionado no futuro do presente do indicativo por indicar evento projetado para momento posterior ao da enunciação.

(e)

"Elevar" apresenta-se no infinitivo pessoal; "reduziria" pertence ao futuro do pretérito do subjuntivo; e "atingirem" corresponde ao infinitivo pessoal flexionado, em razão da presença do sujeito expresso "os dispositivos".

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