Den 20 juli anslöt sig Dr. James Quach, en expert inom kvantfysik, till University of Adelaide i Australien som gästforskare för att främja den praktiska tillämpningen av kvantbatterier.

Dr. Quark tog examen från University of Melbourne och arbetade som forskare vid University of Tokyo respektive University of Melbourne. Quantum batteri är ett teoretiskt superbatteri med momentan laddningsförmåga. Detta koncept föreslogs första gången 2013.

Studier har visat att i laddningsprocessen, jämfört med icke-entangled quantum, färdas intrasslad kvant ett kortare avstånd mellan lågenergitillståndet och högenergitillståndet. Ju fler qubits, desto starkare intrassling, och desto snabbare blir laddningsprocessen på grund av den “kvantacceleration” som uppstår. Om vi ​​antar att 1 qubit tar 1 timme att ladda, behöver 6 qubits bara 10 minuter.

“Om det finns 10,000 XNUMX qubits kan den laddas helt på mindre än en sekund”, säger Dr. Quark.

Kvantfysiken studerar rörelselagarna på atom- och molekylnivå, så vanlig fysik kan inte förklara lagarna för partikelrörelse på kvantnivå. Kvantbatteriet, som låter “onormalt”, beror på den speciella “intrassling” av kvant som ska realiseras.

Kvantintrassling hänvisar till det faktum att efter att flera partiklar har använts för varandra, eftersom egenskaperna hos varje partikel har integrerats i den övergripande naturen, är det omöjligt att beskriva varje partikels natur individuellt, bara naturen hos det övergripande systemet.

“Det är på grund av (kvant) intrassling som det är möjligt att påskynda batteriladdningsprocessen.” sa Dr Quark.

Det finns dock fortfarande två kända olösta problem i den praktiska tillämpningen av kvantbatterier: kvantdekoherens och lågenergilagring.

Quantum intrassling har extremt höga krav på miljön, det vill säga låg temperatur och isolerade system. Ett typiskt kvantsystem är inte ett isolerat system, och det är omöjligt att upprätthålla ett kvanttillstånd under så lång tid. Så länge som dessa förhållanden förändras kommer kvantumet och den yttre miljön att användas och kvantkoherensen försvagas, det vill säga “dekoherens”-effekten, och kvantförvecklingen kommer att försvinna.

Angående energilagring av kvantbatterier sa den italienske fysikern John Gould 2015: “Energilagringen av kvantsystem är flera storleksordningar mindre än den för vanlig elektrisk utrustning. Vi bevisade bara teoretiskt att det matar in ett system. När det gäller energi kan kvantfysik ge acceleration.”

Även om det fortfarande finns problem att lösa, är Dr Quark fortfarande säker på den praktiska tillämpningen av kvantbatterier. Han sa: “De flesta fysiker borde tycka likadant som jag och tro att kvantbatterier är en applikationsteknik som vi inte kan få med ett hopp.”

Dr. Quarks första mål är att utöka teorin om kvantbatterier, bygga en miljö som främjar kvantintrassling i laboratoriet och skapa det första kvantbatteriet.

När de väl har marknadsförts till praktisk användning kommer kvantbatterier att ersätta traditionella batterier som används i små elektroniska enheter som mobiltelefoner. Om ett kvantbatteri med tillräckligt stor kapacitet kan produceras, kan det tjäna storskalig utrustning som drivs av förnybar energi såsom nya energifordon.