In teoria, la fisica quantistica raccoglie energia senza entropia

Un team della City University of Hong Kong voleva dimostrare che un certo tipo di trasferimento di energia non poteva funzionare. Alla fine ha trovato un modo quantistico per farlo funzionare. Guidato da Oscar Dahlsten, professore associato al Dipartimento di Fisica, il gruppo presenta il risultato su Physical Review Letters, dove l'articolo è intitolato «Nonunique Decompositions of Mixed States and Deterministic Energy Transfers».

L'energia da fonti naturali arriva spesso con entropia, parola con cui i fisici indicano la casualità. È proprio questa casualità il problema: rende l'uscita difficile da prevedere e difficile da trasformare nella potenza costante necessaria a caricare una batteria o a far funzionare un dispositivo elettronico. Lo studio sostiene che una particolare caratteristica della teoria quantistica, cioè il fatto che uno stato misto può essere scomposto in più di un modo, consente la raccolta deterministica di energia, o DEH. In questo schema, l'energia passa dalla sorgente al raccoglitore senza un corrispondente trasferimento di entropia.

Il meccanismo funziona così. Un raccoglitore quantistico può essere caricato lungo diversi percorsi, ciascuno dei quali passa attraverso uno stato intermedio di sovrapposizione diverso, cioè una combinazione di stati che la teoria quantistica consente contemporaneamente. Finché la sorgente spinge il raccoglitore in una di queste transizioni, il raccoglitore raggiunge lo stato carico con certezza. Stati diversi della sorgente potrebbero quindi, sostengono gli autori, fornire energia in modo prevedibile.

«Inizialmente volevamo dimostrare che un protocollo del genere potesse essere impossibile», ha dichiarato Dahlsten. «Con nostra sorpresa, il nostro lavoro ci ha portato a una soluzione quantistica in grado di ottenere proprio il trasferimento deterministico di energia che cercavamo».

Il risultato è una base teorica, non un dispositivo. Il preprint è apparso su arXiv nel 2025 e la versione sulla rivista nel 2026, ma lo studio non descrive alcun prototipo né alcuna misura. Il team non indica una data per un componente funzionante e il passaggio dalle equazioni all'hardware non viene descritto. Gli autori presentano il quadro come una via per convertire l'energia ambientale in energia utilizzabile con perdite minime.

Tra i dispositivi indicati dagli autori, il quadro è pensato per sensori dell'internet delle cose, dispositivi indossabili, sensori per le smart city e dispositivi 6G che potrebbero attingere energia da fonti ambientali. Il quadro indica anche una possibile strada per ridurre le perdite intrinseche dei raddrizzatori tradizionali da corrente alternata a continua, i circuiti che trasformano la corrente alternata della rete o di un segnale radio nella corrente continua usata dall'elettronica. Resta da vedere se questo guadagno regge al di fuori dell'articolo: sarà il prossimo banco di prova, e per ora non è stata fissata alcuna scadenza.