在意大利和亚洲正在进行的研究的例子，以利用能源领域量子物理学的反直觉超能力。
量子是物理学的一个维度，涉及越来越多的科学领域和潜在的实际应用：其中还有电池。
尽管量子电池是一个非常年轻的科学分支，到目前为止仅限于研究实验室，但其背后的基本原理已经具有巨大的潜力。
来自世界各地的研究人员正试图确定并更好地定义这些原则，以便能够在商业和工业领域利用它们。
“量子电池”的定义实际上涵盖了无限小领域中可能存在的“高能现象”，其中经典物理定律并不总是适用。
以下是正在进行的量子电池研究的两个例子：一个由意大利国家研究委员会的研究人员与米兰理工大学等大学合作，另一个由东京大学和中国研究所的学者进行。
CNR光子学和纳米技术研究所的Tersilla Virgili和米兰理工大学的Giulio Cerullo已经证明，可以制造一种量子电池，其中充电功率随着电池尺寸的增加而增加得更快。
研究人员将这种现象定义为“超吸收”，并且能够证明它不是使用通常认为用于电池的经典材料，例如锂，而是碳基有机材料，不是用电流供电，而是直接由太阳光线供电。
没有必要进行特别的幻想来理解能够制造一种基于有机材料而不是或多或少稀有矿物的电池，并且能够直接储存阳光，没有电源的中介，也没有布线是多么重要。
换句话说，其中一个优点是，您不必首先使用，例如，一个单独的光伏模块来产生电流，然后使用另一个设备来存储电流。在这里，一切都将直接由量子电池完成，量子电池能够产生自己的光伏效应。在插图中，描述了 CNR 和理工学院使用的设备。
意大利研究人员使用的材料被认为是量子的，因为它的物理学可以同时接近 0 和 1 的值。
在CNR和理工学院的研究中，每个分子代表一个单元，该单元可以同时存在于两个能级的叠加状态或量子超位状态：基波和激发，而不是经典物理学中的分子，它不能同时覆盖两个相反的状态。
研究人员解释说，这种状态类似于量子比特在量子计算机中同时具有0和1的值。
“将如此多的分子放在一起，其特征是这种重叠，这种介于0和1之间的同时性，意味着当我将能量放入系统的那一刻，分子越多，系统吸收能量的速度就越快，”Tersilla Virgili告诉 QualEnergia.it。
“这不是一个经典的过程，每个分子对应一个被吸收的光子。分子的两种状态之间的耦合意味着没有一对一的比率。事实上，在特定条件下，如果我有10000个分子，光子的吸收率比只有一个分子要高得多。至少在理论上，这允许电池几乎瞬时充电，“他补充道。
换句话说，CNR研究的量子电池，其结果已发布在《科学进展》上，“具有反直觉的特性，其中充电时间与电池的容量成反比，即存储的电荷量，”Virgili解释说。
矛盾的是，电池越大，充电速度就越快。“这导致了一个有趣的想法，即量子电池的充电能力是超广泛的，这意味着它比电池的尺寸增加得更快，”她说。
以这样一种方式构建的量子电池，即单元可以叠加存在，可以共同行为，即它允许单元协同行动，从而产生取决于分子单元数量的超快电荷。
意大利研究小组在证明了这种量子电池可能具有的超吸收能力后，正试图通过研究电池的另一个关键功能来缩小循环，以了解它可能具有什么样的持续时间和周期。
在亚洲，东京大学的研究人员首次利用了一种不直观的量子过程，该过程忽略了传统的因果关系概念，以提高量子电池的性能，使这种潜在的技术更接近现实。
来自东京大学信息与通信工程系的长谷川佳彦和陈元波也在研究如何为量子电池充电，其原理与意大利同事使用的一般原理相似，尽管以非常不同的方式下降。
“目前用于智能手机等低功率设备的电池通常使用锂等化学物质来存储电荷，而量子电池则使用串联的原子等微观粒子，”Chen说。
这位日本科学家说，他对量子粒子如何违反人类最基本的经验之一——时间——特别感兴趣。
该团队与北京计算科学研究中心的朱高燕和薛鹏合作，试验了如何使用激光、透镜和镜子等光学设备为量子电池充电。
研究人员试验了一种新的量子效应，他们称之为“无限因果顺序”，它基于意大利研究人员也利用的一些量子特性的纯粹概念水平。
在经典物理学中，因果关系遵循一条清晰的路径：如果事件 A 导致事件 B，那么 B 导致 A 的可能性被排除在外。然而，在量子尺度上，ICO允许因果关系的两个方向同时存在，这在概念上类似于之前在粒子的基态和激发态之间遇到的量子超位，其中两个相反的状态可以同时成立。
日本研究人员似乎也发现，他们的量子电池的运行动力学存在反比效应。
普遍的直觉表明，更强大的充电器会导致电池的电量更强。然而，ICO的发现引入了这种关系的逆转：也就是说，可以用更少的功率为更有活力的电池充电。
“通过ICO，我们已经证明，由量子粒子组成的电池充电的方式会对其性能产生巨大影响，”Chen说。
“我们已经看到系统中存储的能量和热效率都有了巨大的提升。而且，有点违反直觉的是，我们发现了一种与你所期望的相反的相互作用的令人惊讶的效果：与使用相同设备的相对高功率充电器相比，低功率充电器可以以更高的效率提供更高的能量，“他说。
ICO现象还可以在新一代低功耗设备的充电之外找到用途。
基本原理，包括逆相互作用效应，可以提高涉及热力学或传热的其他过程的性能。日本研究人员总结说，一个例子是光伏组件，其中热量的影响会降低其效率，而ICO可用于减轻它们并提高效率。
鉴于量子电池研究的潜力，实验何时才能走出实验室，开始开发原型，然后销售实际商业产品?
“这也取决于我们开发这些技术的资金，但至少需要5-10年才能获得带有量子电池的手机。现在还不行。那么也许我们会很幸运，得到正确的效果，但这并不容易。当你意识到自己做错了什么时，你必须重新开始，“Tersilla Virgili 总结道。
