量子电池加快充电速度，影响未来能源走向
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传统汽车是从碳氢化合物燃料的燃烧中获取能量，至于电动车则是依靠电池作为其能量的
储存媒介。长期以来，电池的能量密度远低于碳氢化合物，这导致早期电动车的续航里程
非常低。然而，电池技术的逐步改进最终使电动车的行驶里程与燃油汽车相比，处于可接
受的水平。
然而，尽管电池技术取得了巨大进步，但目前电动车却面临着另一个难题，即是电池充电
速度缓慢。目前，电动车在家中充满电大约需要10个小时。即使是到快速充电站也需要长
达20至40分钟才能为车辆充满电。
为了解决这个问题，科学家在神秘的量子物理学领域寻找答案。根据其研究发现，量子技
术可能会带来更快速电池充电的新机制。这种“量子电池”的概念最早是在2012年Alicki
和Fannes发表的一篇开创性论文中提出。理论上，量子资源，可以通过为内部的所有电池
充电来极大地加速电池充电过程。
到了2017年左右，研究发现量子技术充电的优势可能是由两个可能来源：“全局操作（
global operation）”（所有电池都可以与其他电池同步连接）和“全耦合（
all-to-all coupling）”（每个电池只能与单一个电池发生电连接，而不能同时与2个或
多个）。一直到最近，才确定全局操作的存在是量子优势的唯一因素。
来自基础科学研究所（the Institute for Basic Science；IBS）复杂系统理论物理中心
的科学家们发现，采取“全局操作”的量子充电方案后，充电速度与电池数量之间呈现二
次函数关系，而不再是传统充电方式下的线性关系。
为了说明这一点，假设一辆拥有200组电池的一般电动车，一旦采取这种量子充电方式，
充电速度将比传统电池充电要快200倍，这意味着在家充电时间将从10小时减少到只需要
大约3分钟左右。在高速充电站时，充电时间也将从30分钟缩短到几秒钟而已。
研究人员表示，研究结果将带来更深远的影响，因为量子充电不仅仅只能应用在电动车和
消费电子产品，其甚至可以在未来的核能发电厂中找到关键用途，因为这些发电厂需要在
瞬间充电和排放大量的能量。
当然，量子技术仍处于初始阶段，要在实践中实施这些方法还有很长的路要走。然而，诸
如此类的研究发现创造了一个很有希望的方向，并可以激励机构和企业挹注一些资金来进
行进一步研究。科学家们相信，如果量子电池得以应用，它将彻底改变我们使用能源的方
式，使我们离永续能源发展又更接近了一步。