在典型的电池中，当电池充电时，带电离子会以一种方式穿过其他粒子的海洋，然后向另一个方向冲回，根据提示释放储存的能量。
离子来回移动，一些离子在途中被转移，直到电池的容量耗尽，能量损失得太快而没有任何用处。
但是，物理学家们正在想象一种新的方法，通过利用一种奇怪的量子现象来扭曲时间，以及其他不寻常的事情，在方便的便携式设备中储存能量。
“目前用于智能手机或传感器等低功率设备的电池通常使用锂等化学物质来存储电荷，而量子电池则使用原子阵列等微观粒子，”东京大学物理学研究生陈元波解释说。
在他们的最新工作中，Chen与中国工程物理研究院北京计算科学研究中心的物理学家Gaoyan Zhu及其同事合作，测试了创造一种量子电池的想法，该电池允许同时充电阶段，从而提高能量存储和热效率。
“虽然化学电池受经典物理定律的支配，但微观粒子本质上是量子的，因此我们有机会探索使用它们的方法，这些方法会弯曲甚至打破我们对小尺度上发生的事情的直觉概念，”Chen说。
hen，Zhu及其同事当然不是第一个想象量子电池如何工作的人，但他们已经在充满间隔激光器，透镜和镜子的实验室工作台上进行了实验测试。
2019 年，一组加拿大研究人员为永不失去电荷的量子电池绘制了蓝图。他们的想法仍然完全是理论上的，它取决于一种不同的量子机制：一种涉及将量子组件引诱到“暗态”中，在这种状态下，材料不能与环境相互作用或失去能量。
Zhu及其同事的方法遵循了一种称为叠加的量子现象，这种现象通常被用于量子计算，并且粒子在被测量之前以一系列可能的状态存在。
研究人员最近表明，这种可能性的叠加也扰乱了时间的自然顺序。
在经典物理学和日常生活中，事件只能以线性方式或固定顺序发生。先考虑因果，或先考虑事件 A，再考虑事件 B。
然而，在量子领域，线性秩序被打破，叠加允许事件同时沿着两条平行路径展开。在某种程度上，这扰乱了时间，因为一个事件紧随另一个事件之后，也会影响事件的结果，就好像它发生在事件之前一样，因为事件的两个顺序，A在B之前，B在A之前，同时是正确的。
“简单地说，已经发现量子力学定律允许因果顺序的量子叠加，”朱及其同事解释说。
为了将其应用于储能，研究人员使用量子开关实现了这个奇怪的过程，测试了几种不同的充电器配置，并创建了一个能够同时从两个充电器中提取的系统。
“我们证明，由量子粒子组成的电池充电的方式可能会极大地影响其性能，”Chen说。“我们看到系统中存储的能量和热效率都得到了巨大的提升。”
“此外，我们揭示了一种违反直觉的效应，即功率相对较小的充电器可以保证充电电池以更高的效率获得更多的能量，”研究人员在他们的论文中报告说。
虽然这种量子“电池”更像是实验室工作台上的激光网络，距离任何实际应用还有数年时间，但它仍然是基本原理的很酷的演示，以及未来某个时候可能发生的事情——如果它过去还没有发生过的话。
该研究已发布在《物理评论快报》上。
