量子电池可以通过扰乱时间来提供一种新的能量存储

在典型的电池中，带电离子以一种方式通过其他颗粒的海洋当电池充电时，然后向另一个方向冲回去，根据提示释放储存的能量。

离子来回移动，一些离子沿途被转移，直到电池容量耗尽，而且它失去能量的速度太快，没有任何用处。

但是物理学家们，他们很擅长，他们正在想象一种新的方法，通过利用一种奇怪的方式，在方便的便携式设备中储存能量扭曲时间的量子现象，以及其他不寻常的事件。

“目前用于智能手机或传感器等低功率设备的电池通常使用锂等化学物质来存储电荷，而量子电池则使用原子阵列等微观粒子。解释陈元波，东京大学物理学研究生。

在他们的最新工作中，Chen与中国工程物理研究院北京计算科学研究中心的物理学家Gaoyan Zhu及其同事合作，测试了创造一种量子电池的想法，该电池允许同时充电阶段，从而提高能量存储和热效率。

“虽然化学电池受经典物理定律的支配，但微观粒子本质上是量子的，因此我们有机会探索使用它们的方法，这些方法会弯曲甚至打破我们对小尺度上发生的事情的直觉概念，”陈说.

Chen，Zhu及其同事当然不是第一个想象量子电池如何工作的人，但他们已经在充满间隔激光器，透镜和镜子的实验室工作台上进行了实验测试。

2019年，一组加拿大研究人员制定蓝图对于永不失去电荷的量子电池。他们的想法仍然完全是理论上的，它取决于一种不同的量子机制：一种涉及引诱量子组件进入“黑暗状态”，材料无法与环境相互作用或失去能量。

Zhu及其同事的方法遵循了一种称为重合，通常被召回量子计算，并且是粒子在被测量之前以一系列可能状态存在的地方。

这种可能性的叠加也扰乱了时间的自然顺序，研究人员最近表明.

在经典物理学和日常生活中，事件只能以线性方式或固定顺序发生。先考虑因果，或先考虑事件 A（轻按开关），再考虑事件 B（灯亮起）。

然而，在量子领域，这种线性秩序被打破，叠加允许事件同时沿着两条平行路径展开。在某种程度上，这扰乱了时间，因为一个事件紧随另一个事件之后，也会影响事件的结果，就好像它发生在事件之前一样，因为事件的两个顺序，A 在 B 之前，B 在 A 之前，同时为真。

“简单地说，已经发现量子力学定律允许因果顺序的量子叠加，”朱及其同事解释.

为了将其应用于储能，研究人员使用量子开关，测试了几种不同的充电器配置，并创建了一个能够同时从两个充电器中提取的系统。

“我们证明，由量子粒子组成的电池充电的方式可能会极大地影响其性能。说陈。“我们看到系统中存储的能量和热效率都得到了巨大的提升。”

“此外，我们揭示了一种违反直觉的效应，即功率相对较小的充电器可以保证充电的电池以更高的效率获得更多的能量，”研究人员在他们的论文中报告.

虽然这种量子“电池”更像是实验室工作台上的激光网络，距离任何实际应用还有数年时间，但它仍然是基本原理的很酷的演示，以及未来某个时候可能发生的事情——如果它过去没有发生过的话。

该研究已发表在物理评论快报.

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