量子电池可以通过与时间融合提供一种新的储能方式
在一个典型的电池中，当电池充电时，带电的离子会沿着一个方向穿过其他粒子的海洋，然后沿着另一个方向跑回来释放储存的能量。
离子来回移动，有些离子在移动过程中被转移，直到电池的容量耗尽，能量损失得太快，无法使用。
但擅长此道的物理学家们正在设想一种新的方法，利用一种扭曲时间的奇怪量子现象，以及其他不寻常的现象，在方便的便携式设备中储存能量。
东京大学物理学研究生陈元波（音译）解释说：“目前用于智能手机或传感器等低功耗设备的电池通常使用锂等化学物质来储存电荷，而量子电池使用原子阵列等微观粒子。”
在他们的最新工作中，陈元波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朱高岩及其同事合作，测试了创造一种量子电池的想法，这种电池允许同时充电，从而提高能量储存和热效率。
陈元波说：“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，所以我们有机会探索使用它们的方法，这些方法可以改变甚至打破我们对小尺度上发生的事情的直觉观念。”
陈元波、朱高岩和同事们当然不是第一个想象量子电池如何工作的团队，但他们已经在一个充满间隔激光器、透镜和镜子的实验室工作台上实验测试了他们的想法。
2019年，一个由加拿大研究人员组成的团队为永不亏电的量子电池设计了蓝图。他们的想法仍然完全是理论上的，它依赖于一种不同的量子机制：一种涉及将量子成分引入“暗态”的机制，在这种状态下，材料不能与环境相互作用，也不能向环境损失能量。
朱高岩和同事们的方法是从一种被称为叠加的量子现象开始的，这种现象通常被用于量子计算，粒子在被测量之前存在于一系列可能的状态中。
研究人员最近发现，这种叠加的可能性也扰乱了时间的自然顺序。
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。先考虑原因再考虑结果，或者先考虑事件A（按开关）再考虑事件B（灯打开）。
然而，在量子领域，线性秩序被打破，叠加允许事件同时沿着两条平行的路径展开。在某种程度上，这与时间有关，因为一个事件发生在另一个事件之后也会影响事件的结果，就像它发生在之前一样，因为两种事件的顺序，A在B之前和B在A之前，同时是正确的。
研究人员解释说：“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。”
为了将其应用于能量存储，研究人员使用量子开关实现了这个奇怪的过程，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拔出的系统。
研究人员表示：“我们证明了你给量子粒子电池充电的方式会极大地影响它的性能。我们看到系统中储存的能量和热效率都有了巨大的提高。”
研究人员在他们的论文中报告说：“此外，我们揭示了一种违反直觉的效应，即相对较弱的充电器可以保证充电电池以更高的效率提供更多的能量。”
虽然，这种量子“电池”更像是实验室工作台上的激光网络，距离实际应用还有几年的时间，但它仍然是一个很酷的演示，展示了潜在的原理，以及未来某个时候可能发生的事情 —— 如果过去还没有发生的话。
这项研究发表在《物理评论快报》上。
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