新设计的“量子电池”将不会再丢失电荷

据物理学家组织网近日报道,加拿大科学家为不漏电荷的新型量子电池设计出了“蓝图”,这种量子电池仅依靠量子力学原理工作,有望成为多种量子设备的重要组件,比如为量子计算机供电。

这项研究主要作者之一、多伦多大学的化学家加布里埃尔·汉纳解释说:“量子电池是一种纳米尺寸的电池,旨在用于纳米级应用领域。我们更熟悉的电池,例如为智能手机供电的锂离子电池,依赖经典的电化学原理工作;而量子电池仅依赖量子力学原理工作。”

他说,这项研究从理论上证明,制造出电荷无损的量子电池是可能的,而此前提出的量子电池被认为是不可能的。

在最新研究中,为了实现这种电荷无损的量子电池的想法,研究团队将具有高度结构对称性的开放式量子网络模型作为存储激子能量的平台,激子能量是电子吸收足够高能的光子时所利用的能量。他们使用这种模型旨在证明,即使在开放环境下,也可以毫无损失地存储能量。

汉纳说:“关键是要使这种量子网络处于黑暗状态。在黑暗状态下,网络无法与周围环境交换能量。从本质上讲,该系统不受环境影响,意味着电池几乎不会有什么能量损失。”

研究人员还借助该模型,提出了一种按需从电池中释放储能的通用方法。接下来,他们计划探索对电池进行充放电的可行方法,以及如何扩大尺寸以便用于现实中。

研究人员表示,这种量子电池有望成为多种量子设备的重要组件,例如为量子计算机供电。而且,科学家可以使用当前的固态技术来制造这种电池。