激進(jìn)的量子突破可以瞬間為電池充電

基于帶電粒子的波狀特性的電池可以徹底改變能量存儲，可能會塞入更多的電力以更快的速度比傳統(tǒng)的電化學(xué)電池所能希望管理的要多。

由國立成功大學(xué)的物理學(xué)家團(tuán)隊開發(fā)的一種新協(xié)議可以改變快速充電的基本原理量子電池到一個實用的系統(tǒng)中，演示了電池的疊加可用于快速有效地存儲能量的方法。

量子物理學(xué)的基本原理是，所有物質(zhì)都具有在空間和時間中擴(kuò)散的波狀身份。

盡管這與我們對現(xiàn)實的體驗有悖常理，但這些波代表了物體的屬性——無論是電子、一個分子,一只貓，或整個行星 – 作為稱為其疊加的可能性光譜。

近年來，研究人員一直在思考疊加態(tài)中的一個或多個物體是否具有共同點隨著加熱材料的混亂拉鏈和彈跳在發(fā)動機(jī)中.利用這種量子現(xiàn)象甚至可以提供轉(zhuǎn)移和保持能量的新方法。

這在概念上是個好主意，但將量子熱機(jī)背后的理論轉(zhuǎn)化為工作設(shè)備需要確定不會浪費大量能源的合適過程。

研究人員通過實驗評估了兩種方法，即使用粒子的疊加為假設(shè)的量子電池充電，以確定其模糊狀態(tài)是否確實在傳遞能量。

為了代替實際的電池，該團(tuán)隊只是簡單地使用了一種稱為量子比特的疊加態(tài)的捕獲離子，該離子在通過反射空間時可以獲得能量，該反射空間限制了通過的波的種類。

通過將離子分成兩束的裝置發(fā)送離子，研究小組比較了電池儲存能量的能力，因為分離的波通過多個入口點進(jìn)入單個腔體，然后進(jìn)入多個腔體。

他們不僅發(fā)現(xiàn)離子的疊加確實可以實現(xiàn)高效充電，而且他們發(fā)現(xiàn)“許多門口，一個房間”的方法引起了一種干涉效應(yīng)，理論上可能導(dǎo)致他們所謂的“完美充電現(xiàn)象”，這允許在充電過程中的任何一點將存儲的能量完全轉(zhuǎn)換為量子電池。

他們還證明了該過程是可擴(kuò)展的，即使通過腔發(fā)送多個量子比特，干擾效應(yīng)仍然存在。

通過在IBM 量子平臺和IonQ 的量子硬件，該團(tuán)隊展示了他們協(xié)議的概念驗證，表明類似的系統(tǒng)有可能成為一種從量子系統(tǒng)中快速充電和提取能量的節(jié)能方式。

雖然量子比特可以模擬基本的物理特性，但需要新的方法來將協(xié)議變成更實用和更像電池的東西，這意味著你還需要一段時間才能在眨眼間為電動助力車充電。

盡管如此，實驗表明，物理定律中沒有任何內(nèi)容表明我們不能利用量子景觀來實現(xiàn)長壽命、快速充電的能量存儲。

隨著世界擺脫對化石燃料的依賴，并尋求更多方法來儲存可再生資源產(chǎn)生的電能，能夠快速吸收和容納大量能量的堅固電池將變得越來越重要。

這項研究發(fā)表在物理回顧研究.

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