Desde la comunicación hasta la computación, la cuántica es una rama fundamental de la física que ha demostrado que el ámbito de lo muy pequeño puede tener un impacto muy grande. ¿Podría ser la piedra angular de la próxima gran revolución en el motor?

Podría compararse con la invención de la rueda o el descubrimiento del fuego. Científicos del Okinawa Institute of Science and Technology han presentado lo que muchos considerarían la mecánica del futuro: un motor que opera no con combustible, sino con las reglas especiales que rigen las partículas a escalas diminutas. Un motor que opera con un solo átomo: el motor cuántico.

En lugar de explosiones de combustible que empujan pistones, el nuevo motor opera mediante un baile cuántico donde bosones y fermiones intercambian roles, creando energía. En este escenario, los bosones, como actores dispuestos a compartir el mismo espacio, se transforman e en fermiones, que lo rehúsan, y viceversa.

En la mecánica cuántica, las partículas como los electrones y los fotones pueden existir en superposiciones, estados que son mezclas de múltiples posibilidades. Esta propiedad es lo que los investigadores de OIST están explotando para generar energía de una manera nunca antes vista en la ingeniería mecánica.

¿Cómo es el proceso de funcionamiento un motor cuántico? 

El proceso, detallado en Autobild, se despliega en cuatro actos precisos y elegantes: se inicia con un láser que induce al átomo a un estado de superposición; luego, una apertura entre dos espejos permite que un fotón escape, anulando la certeza del estado cuántico del átomo; a continuación, un segundo láser invierte el estado del átomo; y, en el final, un segundo fotón es liberado.

Visualmente, el equivalente mecánico tradicional incluiría un pistón y un cilindro, pero en el motor cuántico estos componentes son sustituidos por átomos de helio-4 y cavidades ópticas.

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La luz láser actúa como combustible, los fotones liberados son los equivalentes a los gases de escape y dispositivos ópticos realizan las funciones de bielas y cigüeñales, transmitiendo energía.

A diferencia de los motores térmicos, que dependen del calor para funcionar, el motor cuántico no está limitado por estas restricciones. Opera en un dominio donde la información cuántica, no la entropía, es la fuente de energía. 

Todavía rinde tan solo a un 25% de capacidad

Sin embargo, el motor cuántico todavía está en el reino del laboratorio y de la teoría. Si bien sus eficiencias reportadas son impresionantes y ha alcanzado un 25% con las configuraciones experimentales actuales, aún requiere condiciones de frío ultrabajas muy alejadas de las temperaturas ambiente.

De convertirse en una realidad, la mecánica cuántica podría suponer: mayor eficiencia energética, computación más rápida y potente mediante el uso de qubits, seguridad inviolable en la transferencia de información o el desarrollo de nuevos materiales con propiedades electrónicas y ópticas únicas.

El camino hacia la comercialización de esta tecnología está plagado de desafíos técnicos y científicos, pero el motor cuántico se perfila como una posibilidad transformadora para el mundo del automóvil y, potencialmente, para muchos otros sectores. El tiempo nos dirá si estamos presenciando los albores de la próxima gran revolución del motor.