Neste momento está em fase experimental, mas pode ser a revolução mais esperada no setor automóvel. O motor quântico é um propulsor que utiliza os princípios da mecânica quântica para gerar energia, em vez de combustível. Funciona com um único átomo e supera os motores de combustão em desempenho.
Nos últimos tempos assistimos a uma onda de invenções que, se realizadas, podem transformar completamente a mobilidade do futuro a médio ou longo prazo. Neste caso, estamos a falar do motor quântico que pode revolucionar o mundo automovel.
A mecânica quântica é o ramo da física que estuda a dinâmica de partículas elementares, como elétrons e fótons. Estas partículas podem existir em diferentes estados, chamados de superposições, que são combinações simultâneas de duas ou mais possibilidades.
Os motores térmicos utilizam gasolina ou diesel , ou seja, combustíveis fósseis, para gerar energia e funcionar. Mas os motores quânticos são dispositivos microscópicos que utilizam os princípios da mecânica quântica para gerar essa energia .
Uma equipa de investigadores do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST) , no Japão, liderada pelo professor Thomas Busch, demonstrou teoricamente que é possível construir um motor quântico que funcione com um único átomo.
Segundo o jornal Levante , o motor consiste num átomo preso numa cavidade ótica, que é um espaço entre dois espelhos que refletem a luz. Este átomo pode estar numa superposição de dois estados: excitado e não excitado . No primeiro caso, emite um fóton, que é uma partícula de luz; quando não está excitado, não emite nada.
O mecanismo quântico funciona em quatro etapas:
- Na primeira, um laser é aplicado ao átomo para colocá-lo em uma superposição de excitado e não excitado.
- Na segunda, um dos espelhos é aberto para permitir que o fóton saia da cavidade. Se o átomo estiver excitado, o fóton sai e a informação sobre o estado do átomo é perdida. Se o átomo não estiver excitado, nada acontece.
- Na terceira etapa, o espelho é fechado e outro laser é aplicado ao átomo para reverter o seu estado; Se o átomo estava excitado, ele não fica excitado. Se o átomo não estiver excitado, ele fica excitado.
- Finalmente, na quarta etapa, o outro espelho é aberto para permitir que outro fóton saia da cavidade. Se o átomo foi excitado, o fóton sai e a informação sobre o estado do átomo é recuperada; Se o átomo não estiver excitado, nada acontece. Como resultado, o motor extrai energia do processo de medição quântica.
Como funciona
Da mesma forma que um motor de combustão produz gases que empurram um pistão para dentro de um cilindro, esse pistão está conectado a uma biela, no motor quântico também existe um pistão ou um cilindro, mas são diferentes.
Neste caso, utiliza um átomo de hélio-4 como pistão e o cilindro é a cavidade óptica na qual fica preso. O átomo de hélio-4 aproveita o seu comportamento para extrair energia de medições quânticas. O combustível é a luz laser que excita o átomo .
Os fótons que saem da cavidade agem como gases num motor de combustão. Um dispositivo ótico que converte energia luminosa em energia mecânica atua como biela e outro dispositivo ótico que transmite energia mecânica sob carga extrema.
Em fase experimental
De momento, o motor quântico que o instituto japonês desenvolveu é apenas uma experiência preliminar, dá-nos uma ideia do que poderemos ver no futuro na indústria automóvel e noutras aplicações, como carregar baterias quânticas ou alimentar computadores quânticos.