量子電池

量子電池

量子電池是一個物理學術語,2015年8月,科學家在《新物理學》雜誌上發表論文,提出了這個概念。

基本介紹

  • 中文名:量子電池
  • 上市時間:2015年8月
概念提出,物理形式,研究進展,

概念提出

2015年8月,來自英國、義大利等四國的物理學家在英國物理學會(IOP)刊物《新物理學》雜誌上發表論文,提出了“量子電池”的概念,並理論證明了多量子比特相互糾纏而產生的“量子加速”能為充電提供捷徑,所以用量子電池充電比傳統電池更快。

物理形式

量子電池可以有多種物理形式,如離子、中性原子、光子等。量子比特能同時處於兩種狀態,在量子電池中,這兩種狀態代表不同能級,充電錶示將量子比特由低能態變成高能態,而放電是逆向過程。這些特殊的量子比特稱為“工作量子比特”,因為它們可以在儲電後用於以後的工作。

研究進展

從本質上說,實驗室中任何可控的、有穩定特徵能態的量子系統都可以看作是一種電池。量子系統與傳統電池的重要區別是,量子比特之間的聯繫非常密切,整個量子比特陣列可作為一個量子態。
研究人員證明:在充電過程中,與沒有糾纏的量子相比,糾纏量子在低能態和高能態之間通過的距離更短,而且量子比特越多,糾纏越強,充電過程也就越快,充電使用時間與量子比特數量成反比。因此,假如1個工作比特充電要1小時,6個工作比特就只需10分鐘。但實際上,典型量子系統不可能保持量子態這么長時間,它會與周圍環境相互作用而退相干。
除了退相干以外,量子電池用於現實的另一個障礙是,相對於手機、電動車等設備的用電需求來說,它們能存儲的電量太小了。
論文合著者、義大利阿卜杜斯·薩拉姆國際理論物理中心物理學家約翰·古爾德說:“量子系統的儲電量比日常用電設備要小好幾個數量級。我們只是從理論上證明了在給一個系統輸入能量時,量子物理能帶來加速。”
此外,還有一個大問題在於:除了發熱(無序能量)以外,量子電池能否做功(定向能量)。研究人員打算進一步研究熱力學過程中的量子效應,以更好地理解量子電池的潛在套用。

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們