量子電池

最近，加拿大阿爾伯塔大學(xué)和多倫多大學(xué)的科學(xué)家們?yōu)橐环N新型量子電池繪制了藍(lán)圖。這種電池的特點(diǎn)就是不會漏電。

量子電池是一種微小的、納米尺寸的電池，可被用于納米尺度的應(yīng)用。作為該研究主要負(fù)責(zé)人，加拿大阿爾伯塔大學(xué)化學(xué)家加布里埃爾·漢納解釋說。

該研究提供了一項(xiàng)理論證明，證實(shí)創(chuàng)造一種無損耗的量子電池是有可能的。其比此前提出的量子電池更有優(yōu)勢。我們更熟悉的電池，如為智能手機(jī)供電的鋰離子電池，依賴于經(jīng)典的電化學(xué)原理，而量子電池則完全依賴于量子力學(xué)。 漢納說。

他說，這種電池可能會成為許多量子設(shè)備的重要組成部分，例如，可為量子計(jì)算機(jī)提供能量。實(shí)際上，它們可以使用當(dāng)前的固態(tài)技術(shù)來制造。

為了實(shí)現(xiàn)他們的想法，研究小組構(gòu)想了一個具有高結(jié)構(gòu)對稱性的開放量子網(wǎng)絡(luò)模型，作為一個儲存激子能量的平臺。在這一平臺中，當(dāng)一個電子吸收了一個有足夠能量的光子后，能量就會被利用起來。通過這一模型，他們證明了即使是在開放的環(huán)境中，儲存能量也不會有任何損耗。

關(guān)鍵是在所謂的黑暗狀態(tài)下準(zhǔn)備好這個量子網(wǎng)絡(luò)。漢納解釋道，在黑暗狀態(tài)下，網(wǎng)絡(luò)無法與環(huán)境交換能量。從本質(zhì)上說，這個系統(tǒng)對所有的環(huán)境影響都是免疫的。這意味著這種電池對能量損耗有很強(qiáng)的抵抗力。

利用這一模型，研究人員還提出了一種根據(jù)需要從電池中釋放所儲存能量的通用方法，這涉及到以一種可控的方式打破網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)對稱性。未來，該項(xiàng)目還將探索電池充放電的可行性辦法，以及在實(shí)際應(yīng)用中擴(kuò)大規(guī)模的有效方法。

這項(xiàng)名為無損耗激子量子電池的研究，發(fā)表在近期的《物理化學(xué)雜志》上。(計(jì)紅梅編譯)

相關(guān)論文信息：http:// doi.10.1021/acs.jpcc.9b06373