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“快充”還不夠快? 澳大利亞實踐“秒充”量子電池

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年09月29日  

現(xiàn)在大多數(shù)數(shù)碼產(chǎn)品的都有讓人覺得續(xù)航不足的通病,尤其是智能手機。雖然有些廠商開發(fā)出“充電五分鐘,續(xù)航兩小時”的快充技術(shù),但手機續(xù)航弱的實際問題并未根本性解決?,F(xiàn)在最新消息,來自澳洲廣播公司報道,量子物理專家JamesQuach正式被澳大利亞阿德雷德大學聘請,后者邀請他推進將量子電池實用化的相關(guān)工作。


2013年美國高通公司首次實現(xiàn)了手機“快充”技術(shù)。如今,手機充滿電的時間已經(jīng)從“一整晚”縮短為了“一小時”。但一小時對于科學界來說,似乎還是太長了。


7月20日,量子物理學專家詹姆斯·夸克(JamesQuach)博士,以訪問學者的身份加入澳大利亞阿德萊德大學,推進量子電池的實用化。


JamesQuach博士曾經(jīng)提出理論,量子電池容量越大,充電速度就越快,甚至可以實現(xiàn)秒充。這意味著如果將量子電池正式商用化,這將革新目前市場中的這些產(chǎn)品體驗。


根據(jù)自己提出的這項最新理論,JamesQuach博士表示,希望在6個月內(nèi)能就量子電池的實用化得出初步成果。


量子電池基于量子糾纏理論早在2013年被提出,后者是指當幾個粒子在彼此相互作用后,由于各個粒子所擁有的特性已綜合成為整體性質(zhì),無法單獨描述各個粒子的性質(zhì),只能描述整體系統(tǒng)性質(zhì)的現(xiàn)象。


夸克博士畢業(yè)于墨爾本大學,曾分別在東京大學和墨爾本大學擔任研究員。量子電池是一種理論上具有瞬時充電能力的超級電池,這個概念于2013年首次提出。


研究證明,在充電過程中,與沒有糾纏的量子相比,糾纏量子在低能態(tài)和高能態(tài)之間通過的距離更短。量子比特越多,糾纏越強,產(chǎn)生的“量子加速”就能使充電過程越快。假設(shè)1個量子比特充電要1小時,6個量子比特就只需10分鐘。


“如果有1萬個量子比特,那么不到一秒鐘就可以充滿電?!笨淇瞬┦勘硎?。


量子物理研究的是在原子和分子層面的運動規(guī)律,因此普通物理無法解釋量子層面的粒子運動規(guī)律。而量子電池這聽上去“反常理”的特性,依靠的就是量子特殊的“糾纏性”得以實現(xiàn)。


量子糾纏指的是幾個粒子在相互作用后,由于各個粒子所擁有的特性已綜合成為整體性質(zhì),因此無法單獨描述各個粒子的性質(zhì),只能描述整體系統(tǒng)的性質(zhì)。


“正是由于(量子)糾纏,才有可能加快電池充電的過程?!笨淇瞬┦空f。


然而量子電池的實用化還有兩個已知問題未解決:量子的退相干、儲電量過小。


量子糾纏對環(huán)境的要求極高,即低溫和孤立系統(tǒng)。而典型量子系統(tǒng)并不是孤立系統(tǒng),不可能保持量子態(tài)這么長時間。只要這些條件改變,就會使量子與外部環(huán)境發(fā)生作用而使量子相干性衰減,即“退相干”效應,那么量子糾纏就會消失。


針對量子電池的儲電量,意大利物理學家約翰·古爾德曾于2015年表示:“量子系統(tǒng)的儲電量比日常用電設(shè)備小好幾個數(shù)量級。我們只是從理論上證明了在給一個系統(tǒng)輸入能量時,量子物理能帶來加速?!?/p>

即便還有難題待解決,夸克博士依然對量子電池實用化充滿信心。他表示:“大部分物理學家應該和我想得一樣,認為量子電池是屬于我們‘跳一跳就能夠得到’的應用技術(shù)?!?/p>

夸克博士的第一個目標是擴展量子電池的理論,在實驗室里構(gòu)建一個有利于量子糾纏所需的環(huán)境,制造第一個量子電池。


一旦成功推進實用化,量子電池將替代手機等小型電子設(shè)備所使用的傳統(tǒng)電池。如果能生產(chǎn)容量足夠大的量子電池,就能為新能源汽車等使用可再生能源驅(qū)動的大型設(shè)備服務(wù)。


面對這項未來可能出現(xiàn)的量子電池,想必誰都會充滿期待吧。


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