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“快充”還不夠快? 澳大利亞實(shí)踐“秒充”量子電池

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1032次  |  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(jué)得續(xù)航不足的通病,尤其是智能手機(jī)。雖然有些廠商開(kāi)發(fā)出“充電五分鐘,續(xù)航兩小時(shí)”的快充技術(shù),但手機(jī)續(xù)航弱的實(shí)際問(wèn)題并未根本性解決?,F(xiàn)在最新消息,來(lái)自澳洲廣播公司報(bào)道,量子物理專(zhuān)家JamesQuach正式被澳大利亞阿德雷德大學(xué)聘請(qǐng),后者邀請(qǐng)他推進(jìn)將量子電池實(shí)用化的相關(guān)工作。


2013年美國(guó)高通公司首次實(shí)現(xiàn)了手機(jī)“快充”技術(shù)。如今,手機(jī)充滿(mǎn)電的時(shí)間已經(jīng)從“一整晚”縮短為了“一小時(shí)”。但一小時(shí)對(duì)于科學(xué)界來(lái)說(shuō),似乎還是太長(zhǎng)了。


7月20日,量子物理學(xué)專(zhuān)家詹姆斯·夸克(JamesQuach)博士,以訪問(wèn)學(xué)者的身份加入澳大利亞阿德萊德大學(xué),推進(jìn)量子電池的實(shí)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(shí)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(chǎng)中的這些產(chǎn)品體驗(yàn)。


根據(jù)自己提出的這項(xiàng)最新理論,JamesQuach博士表示,希望在6個(gè)月內(nèi)能就量子電池的實(shí)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(dāng)幾個(gè)粒子在彼此相互作用后,由于各個(gè)粒子所擁有的特性已綜合成為整體性質(zhì),無(wú)法單獨(dú)描述各個(gè)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(xué),曾分別在東京大學(xué)和墨爾本大學(xué)擔(dān)任研究員。量子電池是一種理論上具有瞬時(shí)充電能力的超級(jí)電池,這個(gè)概念于2013年首次提出。


研究證明,在充電過(guò)程中,與沒(méi)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(guò)的距離更短。量子比特越多,糾纏越強(qiáng),產(chǎn)生的“量子加速”就能使充電過(guò)程越快。假設(shè)1個(gè)量子比特充電要1小時(shí),6個(gè)量子比特就只需10分鐘。


“如果有1萬(wàn)個(gè)量子比特,那么不到一秒鐘就可以充滿(mǎn)電?!笨淇瞬┦勘硎?。


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


量子糾纏指的是幾個(gè)粒子在相互作用后,由于各個(gè)粒子所擁有的特性已綜合成為整體性質(zhì),因此無(wú)法單獨(dú)描述各個(gè)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(guò)程。”夸克博士說(shuō)。


然而量子電池的實(shí)用化還有兩個(gè)已知問(wèn)題未解決:量子的退相干、儲(chǔ)電量過(guò)小。


量子糾纏對(duì)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(zhǎng)時(shí)間。只要這些條件改變,就會(huì)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(yīng),那么量子糾纏就會(huì)消失。


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

即便還有難題待解決,夸克博士依然對(duì)量子電池實(shí)用化充滿(mǎn)信心。他表示:“大部分物理學(xué)家應(yīng)該和我想得一樣,認(rèn)為量子電池是屬于我們‘跳一跳就能夠得到’的應(yīng)用技術(shù)。”


夸克博士的第一個(gè)目標(biāo)是擴(kuò)展量子電池的理論,在實(shí)驗(yàn)室里構(gòu)建一個(gè)有利于量子糾纏所需的環(huán)境,制造第一個(gè)量子電池。


一旦成功推進(jìn)實(shí)用化,量子電池將替代手機(jī)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(chē)等使用可再生能源驅(qū)動(dòng)的大型設(shè)備服務(wù)。


面對(duì)這項(xiàng)未來(lái)可能出現(xiàn)的量子電池,想必誰(shuí)都會(huì)充滿(mǎn)期待吧。


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