物理学家们尝试制造新一代强劲电池：量子电池

并联工作的量子电池（上图）；一个量子电池中协同工作的纠缠模块（下图）。

虽然电池技术已经有了较大发展，但其核心仍然是基于18、19世纪时发展起来的基本电化学原理。现在，随着量子理论研究的深入，物理学家们尝试着通过量子现象改变传统电池，以制造新一代的强劲电池。据《物理评论快报》最新一期的报道，意大利理工学院物理学家Dario Ferraro等人从理论上证实了量子加速用于量子电池的可能性。该技术与用于信息处理的量子计算的量子加速类似。

“我们已经证实，即使是在一个简单的仿真模型中，通过合理利用量子力学原理，也能使充电功率大大提高。”Ferraro在接受Phys.org采访时谈到：“量子电池一旦问世，将会对快速充放/电过程产生革命性影响。也许在不久的将来，人们就会看到纳米电源为小型设备直接供电了。”

在Ferraro等的研究中，科学家们先在量子电池中实现工作模块的量子纠缠，然后将所有模块进行耦合，接入同一量子能源。结果他们发现，与简单并联充电的模块相比，量子缠绕的模块在充电功率上体现出协同增强效果。并且，随着模块数量增加，协同增强效应越强——量子电池包含N个模块，那么量子强化值为N的平方根。研究人员将实现快速充电的功劳归于电池模块的量子缠绕。这些模块都以同一种量子化的电磁模式相耦合，来自能量源的光子介导了单元间的远距离相互作用，进而导致模块之间的量子纠缠。

Ferraro等的研究虽然是建立在之前的抽象概念之上，但这一工作使该概念具体化和实验化了。正如Ferraro所言，他们的工作是抽象概念与量子电池应用之间的桥梁。据研究人员估计，借助目前的先进技术（超导量子，光子晶体等），量子电池是可以实现的。接下来，研究人员将对量子电池的充电功率和储电性能之间的关系进行研究。

编译：雷鑫宇 编辑：程建兰

来源：https://phys.org/news/2018-03-quantum-speed-up-batteries.html