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(chǔ)，可能會(huì)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(guó)立成功大學(xué)的物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)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(gè)實(shí)用的系統(tǒng)中，演示了電池的疊加可用于快速有效地存儲(chǔ)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(shí)間中擴(kuò)散的波狀身份。

盡管這與我們對(duì)現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)有悖常理，但這些波代表了物體的屬性——無論是電子、一個(gè)分子,一只貓，或整個(gè)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(gè)或多個(gè)物體是否具有共同點(diǎn)隨著加熱材料的混亂拉鏈和彈跳在發(fā)動(dòng)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(gè)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(huì)浪費(fèi)大量能源的合適過程。

研究人員通過實(shí)驗(yàn)評(píng)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(shí)在傳遞能量。

為了代替實(shí)際的電池，該團(tuán)隊(duì)只是簡(jiǎn)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(shí)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(chǔ)存能量的能力，因?yàn)榉蛛x的波通過多個(gè)入口點(diǎn)進(jìn)入單個(gè)腔體，然后進(jìn)入多個(gè)腔體。

他們不僅發(fā)現(xiàn)離子的疊加確實(shí)可以實(shí)現(xiàn)高效充電，而且他們發(fā)現(xiàn)“許多門口，一個(gè)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(diǎn)將存儲(chǔ)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(gè)量子比特，干擾效應(yīng)仍然存在。

通過在IBM 量子平臺(tái)和IonQ 的量子硬件，該團(tuán)隊(duì)展示了他們協(xié)議的概念驗(yàn)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(shí)用和更像電池的東西，這意味著你還需要一段時(shí)間才能在眨眼間為電動(dòng)助力車充電。

盡管如此，實(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命、快速充電的能量存儲(chǔ)。

隨著世界擺脫對(duì)化石燃料的依賴，并尋求更多方法來儲(chǔ)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(jiān)固電池將變得越來越重要。

這項(xiàng)研究發(fā)表在物理回顧研究.

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