量子電池可以通過擾亂時間來提供一種新的能量存儲

在典型的電池中，帶電離子以一種方式通過其他顆粒的海洋當(dāng)電池充電時，然后向另一個方向沖回去，根據(jù)提示釋放儲存的能量。

離子來回移動，一些離子沿途被轉(zhuǎn)移，直到電池容量耗盡，而且它失去能量的速度太快，沒有任何用處。

但是物理學(xué)家們，他們很擅長，他們正在想象一種新的方法，通過利用一種奇怪的方式，在方便的便攜式設(shè)備中儲存能量扭曲時間的量子現(xiàn)象，以及其他不尋常的事件。

“目前用于智能手機或傳感器等低功率設(shè)備的電池通常使用鋰等化學(xué)物質(zhì)來存儲電荷，而量子電池則使用原子陣列等微觀粒子。解釋陳元波，東京大學(xué)物理學(xué)研究生。

在他們的最新工作中，Chen與中國工程物理研究院北京計算科學(xué)研究中心的物理學(xué)家Gaoyan Zhu及其同事合作，測試了創(chuàng)造一種量子電池的想法，該電池允許同時充電階段，從而提高能量存儲和熱效率。

“雖然化學(xué)電池受經(jīng)典物理定律的支配，但微觀粒子本質(zhì)上是量子的，因此我們有機會探索使用它們的方法，這些方法會彎曲甚至打破我們對小尺度上發(fā)生的事情的直覺概念，”陳說.

Chen，Zhu及其同事當(dāng)然不是第一個想象量子電池如何工作的人，但他們已經(jīng)在充滿間隔激光器，透鏡和鏡子的實驗室工作臺上進行了實驗測試。

2019年，一組加拿大研究人員制定藍圖對于永不失去電荷的量子電池。他們的想法仍然完全是理論上的，它取決于一種不同的量子機制：一種涉及引誘量子組件進入“黑暗狀態(tài)”，材料無法與環(huán)境相互作用或失去能量。

Zhu及其同事的方法遵循了一種稱為重合，通常被召回量子計算，并且是粒子在被測量之前以一系列可能狀態(tài)存在的地方。

這種可能性的疊加也擾亂了時間的自然順序，研究人員最近表明.

在經(jīng)典物理學(xué)和日常生活中，事件只能以線性方式或固定順序發(fā)生。先考慮因果，或先考慮事件 A（輕按開關(guān)），再考慮事件 B（燈亮起）。

然而，在量子領(lǐng)域，這種線性秩序被打破，疊加允許事件同時沿著兩條平行路徑展開。在某種程度上，這擾亂了時間，因為一個事件緊隨另一個事件之后，也會影響事件的結(jié)果，就好像它發(fā)生在事件之前一樣，因為事件的兩個順序，A 在 B 之前，B 在 A 之前，同時為真。

“簡單地說，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)量子力學(xué)定律允許因果順序的量子疊加，”朱及其同事解釋.

為了將其應(yīng)用于儲能，研究人員使用量子開關(guān)，測試了幾種不同的充電器配置，并創(chuàng)建了一個能夠同時從兩個充電器中提取的系統(tǒng)。

“我們證明，由量子粒子組成的電池充電的方式可能會極大地影響其性能。說陳?！拔覀兛吹较到y(tǒng)中存儲的能量和熱效率都得到了巨大的提升。”

“此外，我們揭示了一種違反直覺的效應(yīng)，即功率相對較小的充電器可以保證充電的電池以更高的效率獲得更多的能量，”研究人員在他們的論文中報告.

雖然這種量子“電池”更像是實驗室工作臺上的激光網(wǎng)絡(luò)，距離任何實際應(yīng)用還有數(shù)年時間，但它仍然是基本原理的很酷的演示，以及未來某個時候可能發(fā)生的事情——如果它過去沒有發(fā)生過的話。

該研究已發(fā)表在物理評論快報.

寶寶起名 起名