量子电池技术进入应用研究阶段的拐点

类似于大约十年前的量子计算发展，如今量子电池技术正接近一个拐点，其将从理论上的好奇心阶段升级到工程挑战阶段。量子电池利用非常小的奇怪物理定律，获得优于传统电池的性能优势。最近研究表明其在充电速度和无损储存的优势，让其有望在未来三到五年内实现成长。

澳大利亚-意大利-英国的一个研究小组于2022年在《Science Advances》杂志上发表了一篇关于感光染料分子（称为Lumogen-F Orange）作为储存单位的论文。研究人员限制不同大小组别的储存单位在光学微腔（一种量子电池原型）中，并测量了光子能够激发各个组别的速率。作为量子单位，每个染料分子都有自己的跃迁振幅，描述了它从基态跃迁到激发态的概率。当染料分子的跃迁振幅产生相互干扰状态，量子电池就出现了。

量子电池的工作方式是，当你将它们置于「同调状态」(?coherent state?)时，这些跃迁振幅会以「波」相互干扰，当它们以建设性相互干扰时会产生波峰，而当它们以破坏性相互干扰时会产生波谷。
相比之下，在传统电池模式中，其将能量输送到电池中的最快方式是通过并列充电配置，每个电池同时充电。在此设置中，电池的充电速度受到单一电芯充电速度的限制。

所以该团队在他们的量子演示中发现，干扰将使整个电池的充电速度比传统电池并列方式还要更快，这对于小型消费性电子产品到电动车和电网储存系统都带来了好处。

此外，韩国大田基础科学研究所也正在研究这种超广度（superextensive）充电速度的极限所在。2021年，他们在《Physical Review Letters》上发表了一篇论文，量化了量子充电优势的界限，并表示量子充电速度与传统充电速度还快。

另外，Alberta大学的科学家与多伦多大学合作，在2019年发表了一项研究，详细介绍了这种破坏对称性的扰动，以及量子电池如何利用它们进入黑暗状态并实现无损能量储存。与传统的化学电池相比，带电的激子量子电池在存在环境的情况下不会随着时间的推移而’放电’，这是系统量子特性的一个显著特征，使其能无损的储存能量。

量子电池可能的拐点是研究人员处理该技术的方式发生了转变，进而让孤立的量子系统，从不与环境相互干扰，转变成相互干扰，更接近真实情况。更重要的是，科学家终于发现量子计算与量子电池的问题是完全不同的，如此跳脱框架才为量子电池找到新商业应用的方式。

澳大利亚-意大利-英国的一个研究小组认为量子电池的首批应用之一将是光捕获（Light Harvesting），它通过太阳提供假无所不在（pseudo-ubiquitous）的电源，巧妙地避开了充电功率的限制。他们打算通过扩大感光性量子电池的规模来扩展他现有的工作。如果资金足够的话，三到五年即可进入消费性应用领域，进而对电动车带来影响力。获 取 更多前沿科技?研究 进展访问：https://byteclicks.com

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