开发量子电池的新潜力平台

随着世界继续寻找更便宜和更清洁的能源，量子电池可能会找到一种可能的解决方案。与普通电池不同， 专家 假设量子电池将利用 纠葛 充电速度更快以及 表现更好。 然而，开发这些新电池绝非易事，电磁场在尝试存储能量时增加了复杂性。为了克服这一挑战，韩国基础科学研究所的研究人员（肠易激综合征) 使用了 马瑟 （激光的微波模拟）为量子电池提出了一个新的平台。

电磁场中的挑战

在开发量子电池时，电磁场成为一个问题。先前的研究表明，虽然电磁场可用于为电池存储能量，但该场有可能吸收能量 更多能量 比所需要的。本质上，这个过程类似于笔记本电脑所进行的更改比分配的要多得多。由于没有机制来停止这个充电过程，许多人担心这可能会严重阻碍量子电池的发展。

提示脉瑟

为了尝试解决这个问题，IBS 的研究人员与副教授合作 朱利亚诺·贝南蒂 意大利因苏布里亚大学的教授，研究微微波激射器内的量子动力学。正如贝内蒂解释的那样：“在微微波激射器中，微波激射器的运行方式是，穿过谐振器（光子可以长时间存活的高质量空腔）的单个原子提供了高效的泵。”微波激射器中使用微波代替激光中的光来刺激量子相互作用，以达到相同的效果。在微波激射器模型中， 光子流 与电磁场相互作用，使其储存能量。 “在原子中，只有两个层次很重要，”贝内蒂补充道。 “通过与腔体的谐振耦合（即，以普朗克常数为单位的两个原子能级之间的能量差等于腔体中电磁场振荡的频率）。所以原子的作用就像一个量子位。现在，同样的概念已转移到固态，超导量子位作为波导与电磁场耦合。”

由于特定的设置，电磁场达到 稳定状态，它停止吸收能量，从而为充电过程提供一个材料停止点。这种稳定状态还为研究人员提供了开发微微波激射器时使用的充电指标，并降低了过度充电的可能性。由于稳定状态的独特性，研究人员发现它处于“纯粹状态”，其中微脉泽无法记住充电期间使用的量子位。这表明存储在电磁场中的能量可以随时提取，无需跟踪过程中使用的量子位。

量子电池的可能性

有了潜在的量子电池新平台，研究人员希望他们的成果可以被其他人用来开始开发这项新技术。 Benenti 表示：“值得注意的是，与传统电池相比，当 N 个电池集体充电时，量子力学可以增强每单位时间沉积的功量。” “这种量子优势与产生 N 电池纠缠态的可能性有关。在未来的技术中，量子电池可以帮助纳米级的高效能源管理，这是量子技术发展的关键点。” Benenti 不仅对这个新平台感到兴奋，甚至还提出了一种可供当前量子计算公司使用的方法。 “一种可能的设置可以用于量子计算机原型（IBMQ, 谷歌, Rigetti...）基于超导量子位，加上波导（腔模式），”他补充道。随着这些类型平台的进步，量子电池可能比预期更快成为现实。

Kenna Hughes-Castleberry 是 Inside Quantum Technology 的特约撰稿人和 JILA（科罗拉多大学博尔德分校与 NIST 的合作机构）的科学传播者。 她的写作节奏包括深度技术、元宇宙和量子技术。