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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.
O desenvolvimento de tecnologias baseadas em fenômenos quânticos tem ampliado as possibilidades de armazenamento e utilização de energia, reunindo avanços experimentais e perspectivas futuras que ainda dependem da superação de desafios científicos e tecnológicos.
Com base no texto, assinale a alternativa CORRETA.
Alternativas

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Gabarito: E

Fundamento decisivo: A síntese correta deve preservar o contraste entre avanços experimentais e limitações ainda existentes: o texto “ressalta o enorme potencial teórico da tecnologia, embora reconheça que ainda há um longo percurso até sua consolidação.” A concessão introduzida por “embora” impede equiparar resultados promissores a tecnologia consolidada, sustentando a alternativa E.

Tema central: Avanços experimentais e limitações tecnológicas
Análise das alternativas
A
Errada
Generaliza indevidamente os procedimentos e os resultados. Além do circuito supercondutor, o texto apresenta “um modelo baseado em lasers e moléculas”, o que contradiz a afirmação de uma estratégia única. Também não afirma equivalência entre os resultados de armazenamento e retenção de energia.
B
Errada
Transforma ganhos experimentais em solução definitiva dos desafios. O texto afirma que questões como a autodescarga espontânea “ainda precisam ser detalhadamente compreendidas no plano quântico” e aponta dificuldades de expansão e retenção. Essas pendências contradizem a alegada dispensa de novas investigações.
C
Errada
Inverte a relação apresentada no texto: “quanto maior o sistema, mais veloz é a recarga”. Expandir o emaranhamento é um objetivo que enfrenta dificuldades técnicas, não uma causa demonstrada de perda de eficiência. Os desafios de controle e calibração não sustentam a conclusão de que os pesquisadores procuram limitar as partículas para evitar piora no desempenho.
D
Errada
Converte uma aplicação futura em disponibilidade presente. O carregamento de celulares e veículos elétricos é situado “no futuro”, e a tecnologia ainda tem um longo percurso até sua consolidação. O texto não apresenta dispositivos já disponíveis para substituir baterias de lítio nem atribui aos experimentos a finalidade principal de validação industrial.
E
Certa
A alternativa E reúne os dois eixos do texto: a vantagem demonstrada no tempo de carregamento e os obstáculos à consolidação da tecnologia. O experimento com emaranhamento reduziu o tempo de carga, mas permanecem dificuldades de expansão do sistema, retenção de energia e compreensão da autodescarga. A necessidade de prolongar a retenção para viabilizar comercialmente a tecnologia sustenta a inferência de que a aplicação comercial em larga escala ainda não está consolidada. Isso não significa superioridade das baterias quânticas em todas as características.
Pegadinha da questão
Confundir êxito experimental com maturidade comercial. Demonstrar carregamento mais rápido não significa ter resolvido a retenção de energia e os demais desafios, nem dispor de produtos prontos para uso cotidiano.
Dica para questões semelhantes
  • Preserve os dois lados de contrastes introduzidos por “embora”: reconhecer um avanço não elimina a ressalva apresentada.
  • Separe resultados obtidos de projeções marcadas por expressões como “no futuro”, “Em tese” e “próximo objetivo”.
  • Confira se palavras como “todas”, “mesma” e “equivalentes” são sustentadas pela descrição dos métodos e resultados.
  • Distinga velocidade de carregamento de tempo de retenção: melhorar uma dessas propriedades não comprova melhora da outra.

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