Células solares de kirigami acompanham o Sol

Redação do Site Inovação Tecnológica -  14/09/2015

As células solares curvam-se em proporção ao esticamento com uma precisão de cerca de um grau. [Imagem: Lamoureux et al. - 10.1038/ncomms9092]

Célula solar de kirigami

Painéis solares que acompanham a posição do Sol não são novidade, mas é igualmente bem sabido que o custo dos mecanismos de ajuste de posição inviabiliza economicamente seu uso em larga escala.

A solução pode estar em células solares que sejam elas próprias capazes de acompanhar o Sol.

Inspirado na arte do kirigami, uma técnica japonesa de recorte de papel para montar objetos 3D, Aaron Lamoureux criou células solares que capturam luz ao longo de todo um paralelo - uma linha ao longo de um hemisfério.

"O design pega o que um grande painel solar com sistema de rastreamento faz e condensa o mecanismo em algo que é essencialmente plano," explica Lamoureux, atualmente na Universidade de Michigan, nos EUA.

Do ponto de vista do painel solar, nada muda, e ele continua essencialmente plano. Internamente, porém, as células solares são desdobradas em minúsculos segmentos, de tal forma que uma parte delas estará sempre voltada para o Sol.

30% a mais de energia

O princípio é simples: do ponto de vista do Sol, quando um painel solar está em ângulo ele parece menor. Com um design que se inclina e espalha quando os raios solares estão chegando ao painel em ângulo, a área efetiva que absorve a luz é ampliada.

As tiras recortadas, contendo as células solares, curvam-se em proporção ao esticamento com uma precisão de cerca de um grau. Cantos e recortes arredondados cuidam para que o estresse não seja forte o suficiente para rompê-las.

O sistema obtém um ganho de 36% em relação a um painel solar estacionário, o que é muito próximo dos 40% obtidos com o mecanismo tradicional de rastreamento do Sol - mas sem os seus custos, que podem chegar a 12% do total de uma fazenda solar.

A equipe agora está procurando parceiros na indústria para tentar colocar as células solares de kirigami no mercado.

Bibliografia:
Dynamic kirigami structures for integrated solar tracking
Aaron Lamoureux, Kyusang Lee, Matthew Shlian, Stephen R. Forrest, Max Shtein
Nature Communications
Vol.: 6, Article number: 8092
DOI: 10.1038/ncomms9092

Computador quântico pode fazer cálculos em qualquer ordem

Redação do Site Inovação Tecnológica -  24/08/2015

A superposição quântica funciona não apenas para os dados nos qubits, mas também para as portas lógicas inteiras. [Imagem: Philip Walther Group/University of Vienna]

Sem parênteses

Físicos austríacos demonstraram que os cálculos feitos por umcomputador quântico não precisam ocorrer em uma ordem predefinida para darem os resultados corretos.

Isso aumenta a expectativa da velocidade de processamento que poderá ser obtida com esses computadores futurísticos, uma vez que, até agora, se acreditava que o ganho de velocidade viria sobretudo da possibilidade de múltiplos cálculos simultâneos.

Lorenzo Procopio e seus colegas da Universidade de Viena demonstraram que esses "cálculos desordenados" permitem executar uma operação de forma mais eficiente do que ocorre em um processador quântico tradicional, em que as operações são executadas na forma sequencial tradicional.

Portas quânticas

No projeto tradicional de um processador quântico, as portas lógicas devem ser encadeadas de uma forma específica. O problema é que é difícil construir uma quantidade delas grande o suficiente para realizar cálculos práticos.

O que Procopio se deu conta é que o fenômeno quântico da superposição, em que dois qubits podem ter dois dados simultaneamente, não precisa se limitar aos bits quânticos - é possível criar uma superposição de portas quânticas, o aparato inteiro necessário para fazer o cálculo.

Isto significa que as portas quânticas superpostas podem executar suas operações lógicas em todas as possíveis ordens ao mesmo tempo.

E a melhor notícia é que o número total de portas necessárias para um determinado cálculo é menor do que quando a execução segue a sequência predeterminada.

Superposição de cálculos

Em uma superposição de portas quânticas, é impossível - mesmo em princípio - saber se uma operação ocorreu antes ou depois de outra operação. Isso significa que duas portas lógicas quânticas A e B podem ser acionadas nas duas ordens ao mesmo tempo.

Em outras palavras, a porta A opera antes da porta B, e a porta B calcula antes da porta A. Os resultados experimentais confirmam que é impossível determinar qual delas operou primeiro. Mas o resultado sai correto.

• Fim da causalidade: eventos quânticos independem do espaço e do tempo

"Na verdade, fomos capazes de executar um algoritmo quântico para caracterizar as portas de forma mais eficiente do que qualquer algoritmo anteriormente conhecido," disse Procopio.

A partir de uma única medição do qubit - um fóton - a equipe detectou uma propriedade específica das duas portas quânticas, confirmando assim que elas funcionaram em ambas as ordens de uma só vez. À medida que mais portas são adicionadas ao circuito, o novo método torna-se ainda mais eficiente em comparação com técnicas anteriores.

Bibliografia:
Experimental Superposition of Orders of Quantum Gates
Lorenzo M. Procopio, Amir Moqanaki, Mateus Araújo, Fabio Costa, Irati Alonso Calafell, Emma G. Dowd, Deny R. Hamel, Lee A. Rozema, Caslav Brukner, Philip Walther
Nature Communications
Vol.: 6, Article number: 791
DOI: 10.1038/ncomms8913