Op 20 juli trad Dr. James Quach, een expert in kwantumfysica, toe tot de Universiteit van Adelaide in Australië als gastwetenschapper om de praktische toepassing van kwantumbatterijen te promoten.

Dr. Quark studeerde af aan de Universiteit van Melbourne en werkte als onderzoeker aan respectievelijk de Universiteit van Tokyo en de Universiteit van Melbourne. Quantumbatterij is een theoretisch superbatterij met onmiddellijke oplaadmogelijkheid. Dit concept werd voor het eerst voorgesteld in 2013.

Studies hebben aangetoond dat, in het laadproces, in vergelijking met niet-verstrengeld kwantum, verstrengeld kwantum een ​​kortere afstand aflegt tussen de toestand met lage energie en de toestand met hoge energie. Hoe meer qubits, hoe sterker de verstrengeling en hoe sneller het laadproces zal verlopen door de “kwantumversnelling” die optreedt. Ervan uitgaande dat 1 qubit 1 uur nodig heeft om op te laden, hebben 6 qubits slechts 10 minuten nodig.

“Als er 10,000 qubits zijn, kan deze in minder dan een seconde volledig worden opgeladen”, zegt Dr. Quark.

De kwantumfysica bestudeert de bewegingswetten op atomair en moleculair niveau, dus de gewone natuurkunde kan de wetten van deeltjesbeweging op kwantumniveau niet verklaren. De kwantumbatterij, die “abnormaal” klinkt, is afhankelijk van de speciale “verstrengeling” van kwantum die moet worden gerealiseerd.

Kwantumverstrengeling verwijst naar het feit dat nadat verschillende deeltjes voor elkaar zijn gebruikt, aangezien de kenmerken van elk deeltje zijn geïntegreerd in de algemene aard, het onmogelijk is om de aard van elk deeltje afzonderlijk te beschrijven, alleen de aard van het algehele systeem.

“Het is door (kwantum)verstrengeling dat het mogelijk is om het laadproces van de batterij te versnellen.” zei Dr. Quark.

Er zijn echter nog twee bekende onopgeloste problemen bij de praktische toepassing van kwantumbatterijen: kwantumdecoherentie en opslag met laag vermogen.

Kwantumverstrengeling stelt extreem hoge eisen aan het milieu, dat wil zeggen aan lage temperatuur en geïsoleerde systemen. Een typisch kwantumsysteem is geen geïsoleerd systeem en het is onmogelijk om een ​​kwantumtoestand zo lang in stand te houden. Zolang deze omstandigheden veranderen, zullen de kwantum en de externe omgeving worden gebruikt en zal de kwantumcoherentie worden verzwakt, dat wil zeggen, het “decoherentie” -effect, en de kwantumverstrengeling zal verdwijnen.

Over de energieopslag van kwantumbatterijen zei de Italiaanse natuurkundige John Gould in 2015: “De energieopslag van kwantumsystemen is een aantal ordes van grootte kleiner dan die van alledaagse elektrische apparatuur. We hebben net theoretisch bewezen dat het een systeem invoert. Als het om energie gaat, kan de kwantumfysica voor versnelling zorgen.”

Zelfs als er nog problemen moeten worden opgelost, heeft Dr. Quark nog steeds vertrouwen in de praktische toepassing van kwantumbatterijen. Hij zei: “De meeste natuurkundigen zouden hetzelfde moeten denken als ik, omdat ze denken dat kwantumbatterijen een toepassingstechnologie zijn die we niet met één sprong kunnen krijgen.”

Het eerste doel van Dr. Quark is om de theorie van kwantumbatterijen uit te breiden, een omgeving te bouwen die bevorderlijk is voor kwantumverstrengeling in het laboratorium en de eerste kwantumbatterij te creëren.

Eenmaal succesvol gepromoot in praktisch gebruik, zullen kwantumbatterijen de traditionele batterijen vervangen die worden gebruikt in kleine elektronische apparaten zoals mobiele telefoons. Als een kwantumbatterij met voldoende capaciteit kan worden geproduceerd, kan deze worden gebruikt voor grootschalige apparatuur die wordt aangedreven door hernieuwbare energie, zoals nieuwe energievoertuigen.