“快充”還不夠，澳大利亞實踐“秒充”量子電池

2013年美國高通公司首次實現了手機“快充”技術。如今，手機充滿電的時間已經從“一整晚”縮短為了“一小時”。但一小時對於科學界來說，似乎還是太長了。

7月20日，量子物理學專家詹姆士·誇克（James Quach）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。

誇克博士畢業於墨爾本大學，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，這個概念於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，糾纏量子在低能態和高能態之間通過的距離更短。量子比特越多，糾纏越強，產生的“量子加速”就能使充電過程越快。假設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，那麽不到一秒鐘就可以充滿電。”誇克博士表示。

量子物理研究的是在原子和分子層面的運動規律，因此普通物理無法解釋量子層面的粒子運動規律。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。

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

“正是由於（量子）糾纏，才有可能加快電池充電的過程。”誇克博士說。

然而量子電池的實用化還有兩個已知問題未解決：量子的退相乾、儲電量過小。

量子糾纏對環境的要求極高，即低溫和孤立系統。而典型量子系統並不是孤立系統，不可能保持量子態這麽長時間。只要這些條件改變，就會使量子與外部環境發生作用而使量子相乾性衰減，即“退相乾”效應，那麽量子糾纏就會消失。

針對量子電池的儲電量，意大利物理學家約翰·古爾德曾於2015年表示：“量子系統的儲電量比日常用電設備小好幾個數量級。我們只是從理論上證明了在給一個系統輸入能量時，量子物理能帶來加速。”

即便還有難題待解決，誇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，認為量子電池是屬於我們‘跳一跳就能夠得到’的應用技術。”

誇克博士的第一個目標是擴展量子電池的理論，在實驗室裡構建一個有利於量子糾纏所需的環境，製造第一個量子電池。

一旦成功推進實用化，量子電池將替代手機等小型電子設備所使用的傳統電池。如果能生產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動的大型設備服務。