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激进的量子突破可以瞬间为电池充电
基于带电粒子波状特性的电池，可能会彻底改变能量储存方式，它可能以比传统电化学电池更快的速度储存更多的能量。
由台湾成功大学的一组物理学家开发的一项新协议，可以将快速充电量子电池的基本原理转化为一个实用的系统，展示了如何利用电池的叠加来快速有效地储存能量。
量子物理学的基本原理是，所有物质都具有在空间和时间中传播的波状特性。
与我们对现实的经验相反，这些波代表了一个物体的属性 —— 无论是电子、分子、猫还是整个行星 —— 作为一种被称为叠加态的可能性光谱。
近年来，研究人员一直在思考，一个或多个处于叠加状态的物体是否与发动机中加热材料的混沌压缩和弹跳有某种共同之处。利用这种量子现象甚至可以提供转移和保持能量的新方法。
这在概念上是一个很好的想法，但是将量子热机背后的理论转化为工作设备需要确定合适的过程，而不会浪费大量的能量。
研究人员通过实验评估了两种使用粒子叠加给假想的量子电池充电的方法，以确定其模糊状态是否确实在传递能量。
该团队简单地使用了一种被称为量子位的叠加态捕获离子来代替实际的电池，量子位可以在离子通过反射空间时获得能量，反射空间限制了通过的波的种类。
将离子通过一个将其波分成两束的装置，研究小组比较了当分离的波通过多个入口点进入一个腔，然后进入多个腔时电池储存能量的能力。
他们不仅发现离子的叠加确实可以允许有效充电，他们还发现“多门一室”的方法诱导了一种干扰效应，理论上可以导致他们所谓的“完美充电现象”，这使得存储的能量在充电过程中的任何一点都可以完全转换。
他们还证明了这一过程是可扩展的，即使在通过腔体发送多个量子位时，干扰效应也会持续存在。
通过在IBM量子平台和IonQ的量子硬件上进行这一过程，该团队展示了他们协议的概念验证，表明类似的系统可能有潜力成为一种快速充电和从量子系统中提取能量的节能方式。
虽然量子比特可以模拟基本物理，但需要新的方法将协议变成更实用和像电池一样的东西，这意味着你将需要一段时间才能在眨眼之间给你的电动助动车充电。
尽管如此，实验表明，物理定律中没有任何东西说我们不能利用量子环境来实现长寿命、快速充电的能量存储。
随着世界逐渐摆脱对化石燃料的依赖，并寻求更多的方式来储存由可再生资源产生的电能，能够迅速吸收并储存大量能量的强大电池将变得越来越重要。
这项研究发表在《物理评论研究》上。
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快照生成时间：2024-05-20 12:45:02
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