“量子电池”来了？未来EV充满电最快只需几秒 速度提升200倍

据美联社报道，无论是光伏还是核聚变，人类文明迟早都必须转向可再生能源。考虑到人类日益增长的能源需求和化石燃料的局限性，这是不可避免的。因此，科学家们进行了广泛的研究来开发替代能源，其中大多数以电力为主要能源载体。随着可再生能源的广泛研发，社会逐渐发生变化，世界采用了基于可再生能源的新产品和设备。最显著的变化是电动汽车的迅速普及，每年售出数百万辆电动汽车。电动汽车市场是增长最快的行业之一，这帮助埃隆·马斯克成为世界上最富有的人。与通过碳氢化合物燃料燃烧获得能量的传统汽车不同，电动汽车依赖电池作为其储能介质。在很长一段时间内，电池的能量密度远低于碳氢化合物的能量密度，这导致早期电动汽车的里程数较低。但随着电池技术的逐步进步，这一障碍已经被克服。然而，另一方面，如今电动汽车的消费者面临着另一个挑战——电池充电速度慢。目前，一辆汽车充满电大约需要10个小时，甚至充电站的超级充电器也需要20-40分钟才能给汽车充满电。这给客户带来了额外的成本和不便。为了解决这个问题，科学家们正在神秘的量子物理学领域寻找答案。他们的研究发现，量子技术可能会带来以更快的速度给电池充电的新机制。“量子电池”的概念最早是在Alicki和Fannes于2012年发表的一篇开创性论文中提出的。理论上，量子资源，如纠缠，可以同时对电池内的所有电池进行集体充电，大大加快电池的充电过程。根据先前的研究，量子技术可以加速电池充电，其充电优势可能归因于两个因素：“全球运行”和“全耦合”。但此前，科学家们并不确定这两个因素是否都是必要的。

最近，基础科学研究所复杂系统理论物理中心的科学家对这些问题进行了进一步的探索。发表在《物理评论快报》上的一项研究表明，在量子电池中，“全耦合”是一个不相关的因素，而“全球运行”是其充电优势的唯一来源。IBS是一家由韩国政府资助的研究机构，用于进行基础科学研究和相关的纯基础研究。研究人员发现，在采用“全球操作”量子充电方案后，充电速度与电池数量之间的关系是二次函数，而不是传统充电模式下的线性关系。因此，对于一款内置约200个电池的经典电动汽车来说，新的量子充电方法有望将充电速度提高约200倍，并将充电效率从10小时缩短至约3分钟。在高速充电站，充电时间将从30分钟缩短到几秒钟。研究人员表示，研究结果可能影响深远，量子充电的影响可能远远超过电动汽车和消费电子产品。例如，它可能会在未来的聚变发电厂中找到关键应用，这些发电厂需要瞬时充电和大量能量排放。当然，量子技术仍处于初级阶段，要实现这些方法的实际应用还有很长的路要走。然而，像这样的研究发现创造了一个有希望的方向，可以激励资助机构和企业进一步投资于这些技术。科学家们认为，如果量子电池得到应用，它们将彻底改变我们使用能源的方式，使我们更接近可持续的未来。

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