La scoperta controintuitiva

Tutti conoscono la regola: più grande è la batteria, più tempo impiega a caricarsi. Uno smartphone può richiedere un'ora, mentre un veicolo elettrico richiede solitamente ore o addirittura un'intera notte. È una questione di buon senso.

Ma nel mondo quantistico, il buon senso non si applica. Gli scienziati della Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) in Australia, in collaborazione con la University of Melbourne e la RMIT University, hanno presentato un prototipo che ribalta completamente questo principio. La loro batteria quantistica si ricarica più velocemente man mano che diventa più grande.

"I nostri risultati confermano un effetto quantistico fondamentale che è del tutto controintuitivo: le batterie quantistiche si caricano più velocemente man mano che aumentano di dimensioni. Le batterie odierne non funzionano così", ha dichiarato James Quach, leader della scienza quantistica presso il CSIRO e capo del team di ricerca.

I risultati, pubblicati sulla rivista Light: Science & Applications a marzo 2026, rappresentano un passo avanti decisivo nella ricerca sulle batterie quantistiche.

Come funziona: la scienza del superassorbimento

Il segreto risiede in un fenomeno quantistico chiamato superassorbimento. In una batteria convenzionale, le molecole agiscono indipendentemente, assorbendo energia ciascuna con il proprio ritmo. Ma quando subentrano gli effetti quantistici, iniziano ad agire collettivamente.

Il team di Quach ha costruito il prototipo utilizzando una microcavità ottica — due minuscoli specchi posizionati a soli 100 nanometri di distanza, circa mille volte più sottili di un capello umano. Hanno riempito questo spazio microscopico con molecole di colorante organico e vi hanno puntato contro un laser.

La luce e le molecole si sono accoppiate fortemente, formando stati ibridi luce-materia. In questa configurazione, le molecole hanno smesso di agire come singoli individui e hanno iniziato a lavorare all'unisono. "In questo modo, la velocità con cui si può assorbire energia aumenta con il numero di molecole presenti", ha spiegato Quach alla BBC.

La matematica è sorprendente: se una batteria quantistica ha N unità e ciascuna si carica individualmente in un secondo, l'effetto quantistico collettivo permette a tutte le N unità di caricarsi in soli 1/√N secondi. Raddoppiando le dimensioni della batteria, il tempo di ricarica si riduce di oltre la metà.

Un traguardo storico

Questa non è la prima batteria quantistica del team. Nel 2022 avevano dimostrato la ricarica rapida tramite superassorbimento, ma non erano riusciti a estrarre l'energia immagazzinata; la batteria era essenzialmente un sistema a senso unico.

La svolta del marzo 2026 ha risolto il problema. Per la prima volta, i ricercatori sono riusciti a estrarre una corrente elettrica dal prototipo, completando l'intero ciclo della batteria: carica, stoccaggio e scarica.

Il prototipo si carica in femtosecondi (miliardesimi di milionesimo di secondo) e trattiene l'energia immagazzinata per nanosecondi — circa sei ordini di grandezza in più rispetto al tempo di ricarica. Per rendere l'idea, Quach ha osservato che se una batteria convenzionale impiegasse un minuto per caricarsi, questa versione quantistica manterrebbe la carica per diversi anni.

Perché è importante

Funzionamento a temperatura ambiente

Un grande vantaggio distingue questo design dagli approcci concorrenti. Mentre altri concetti di batteria quantistica si basano su materiali superconduttori che richiedono un raffreddamento estremo al di sotto dei -150°C, il prototipo del CSIRO opera a temperatura ambiente. Ciò lo rende molto più pratico per le applicazioni nel mondo reale.

Ricarica wireless

La batteria si ricarica in modalità wireless tramite impulsi laser, aprendo prospettive intriganti per la fornitura di energia a distanza. Quach immagina "un futuro in cui potremo caricare le auto elettriche molto più velocemente delle auto a benzina, o caricare i dispositivi a lunghe distanze senza fili".

Applicazioni nel calcolo quantistico

La maggior parte degli esperti concorda sul fatto che il primo utilizzo pratico sarà probabilmente nel quantum computing, non negli smartphone o nelle auto. I computer quantistici richiedono un'erogazione di energia controllata con precisione che corrisponda ai loro stati quantistici, e una batteria quantistica potrebbe fornire esattamente questo, riducendo potenzialmente il consumo energetico e rendendo i sistemi quantistici più veloci e stabili.

Le sfide future

Nonostante l'entusiasmo, rimangono ostacoli significativi. Attualmente il prototipo immagazzina solo una minuscola quantità di energia — pochi miliardi di elettronvolt, non sufficienti per alimentare alcun dispositivo pratico. Il suo tempo di ritenzione di nanosecondi è troppo breve per le applicazioni quotidiane.

"Il prossimo passo per le batterie quantistiche ora è estendere il tempo di stoccaggio dell'energia. Se riusciremo a superare questo ostacolo, saremo un po' più vicini a batterie quantistiche commercialmente valide", ha detto Quach.

Alcuni scienziati rimangono scettici sul fatto che le batterie quantistiche possano mai sostituire le fonti di energia convenzionali nella vita di tutti i giorni. "Il punto chiave è che le batterie quantistiche non servono a immagazzinare una grande quantità di energia, ma a erogarla più velocemente e con maggiore controllo", ha osservato Dario Ferraro, professore associato di fisica presso la University of Genova.

Il team sta esplorando design ibridi che combinano componenti quantistici per la ricarica rapida con strati di stoccaggio convenzionali in grado di trattenere l'energia per periodi più lunghi. Altri ricercatori stanno studiando modi per raggruppare un gran numero di batterie quantistiche per aumentare la capacità complessiva.

Cosa significa per il futuro

Proposte per la prima volta nel 2013, le batterie quantistiche sono passate da curiosità teorica a prototipo funzionante in poco più di un decennio. Il traguardo del team CSIRO dimostra che lo stoccaggio di energia quantistica non è solo un esperimento mentale per fisici, ma una tecnologia tangibile con un chiaro percorso di sviluppo.

"La ricerca convalida l'entusiasmante potenziale delle batterie quantistiche per uno stoccaggio di energia efficiente e rapido senza precedenti", ha affermato Quach.

Quanto presto potremo vedere applicazioni pratiche? Non nel futuro immediato. Le sfide legate all'aumento della capacità e all'estensione dei tempi di stoccaggio sono notevoli. Ma il principio fondamentale è stato dimostrato: nel regno quantistico, più grande può davvero significare più veloce.

Come ha affermato un ricercatore, questo è "un passo avanti decisivo nello sviluppo delle tecnologie per le batterie quantistiche". Che questo passo porti a smartphone alimentati quantisticamente, alla ricarica istantanea dei veicoli elettrici o a qualcosa che non abbiamo ancora immaginato, il viaggio è solo all'inizio.