国立成功大学物理学家团队提出了一种基于量子叠加原理的快速充电电池概念，该技术有潜力实现比传统电化学电池更快的能量存储。
基于带电粒子波状性质的电池可能会彻底改变能量存储，有可能以比传统电化学电池更快的速度储存更多的能量。国立成功大学物理学家团队开发的新协议可以将快速充电量子电池的基本原理转化为实用系统，展示了如何利用电池的叠加来快速有效地存储能量。
量子物理学的基础原理是，所有物质都具有像波一样的特性，可以在空间和时间中传播。尽管与我们对现实的体验违反直觉，这些波代表了物体的属性——无论是电子、分子、猫还是整个行星——作为被称为叠加的可能性谱。
近年来，研究人员一直在思考一个或多个叠加物体是否与发动机中受热材料的混乱拉动和弹跳有一些共同点。利用这种量子现象甚至可以提供传输和保存能量的新方法。
从概念上来说这是一个不错的想法，但是将量子热机背后的理论转化为工作装置需要确定不会浪费大量能源的合适过程。
研究人员通过实验评估了两种使用粒子叠加给假设的量子电池充电的方法，以确定其模糊状态是否确实在传输能量。该团队只是使用一种处于叠加态（称为量子位）的捕获离子来代替实际的电池，该离子可以在穿过反射空间时获得能量，该反射空间限制了穿过的波的种类。
研究小组通过将离子波分成两束的装置发送离子，比较了当分离的波通过多个入口点进入单个腔体，然后进入多个腔体时电池存储能量的能力。他们不仅发现离子的叠加确实可以实现高效充电，还发现“多个门口，一个房间”的方法会产生干扰效应，理论上可能会导致他们所谓的“完美充电现象”，从而实现完全转换在充电过程中的任何时刻，量子电池所存储的能量都可以发挥作用。
穿过分束器的量子位通过多个轨迹进入（a）多个“充电”腔和（b）单个“充电”腔。 （Po-Rong 等人，《物理评论快报》，2024 年）
他们还证明了这一过程是可扩展的，即使在通过腔发送多个量子位时，干扰效应仍然存在。通过在 IBM 量子平台和 IonQ 的量子硬件上执行该过程，该团队展示了其协议的概念验证，表明类似的系统有可能成为一种快速充电和提取电力的节能方式。一个量子系统。
虽然量子位可以模拟基础物理，但需要新的方法将协议变成更实用、更类似于电池的东西，这意味着你还需要一段时间才能给你的电动摩托车眨眼间充电。
尽管如此，实验表明，物理定律中没有任何内容表明我们不能利用量子景观来实现长寿命、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，并寻求更多方法来存储可再生资源产生的电能，能够快速吸收和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。