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充電似加油:BIS科學家指出“全局操作”是實現(xiàn)未來量子充電優(yōu)勢的關鍵

時間:2022-03-21 17:46:00 來源: cnBeta.COM


當前超充成本高不可攀,且仍需 20~40 分鐘才能充滿。

韓國基礎科學研究所(IBS)的研究人員表示:未來量子電池技術有望讓 EV 充電加速 200 倍,家充從 10 小時縮短至 3 分鐘左右、充電站更是可從 30 分鐘縮短至 9 秒!

具體說來是,IBS 科學家們將目光放到了神秘的量子物理學領域。新研究發(fā)現(xiàn),量子技術有望掀開以更快速度為電池充電的新篇章。

其實早在 2012 年發(fā)表的一篇開創(chuàng)性論文中,Alicki 和 Fannes 就已經(jīng)提出過所謂的‘量子電池’概念。

當前的大容量電動汽車,已經(jīng)在內(nèi)部集成了大量的電池。但在經(jīng)典方案中,每一組電池都是彼此相對獨立地在那充電的。

但若能夠利用糾纏等量子特性,便可讓電池產(chǎn)生集體(并發(fā))行為、以極大地加速電池的充電過程。

基于此,研究人員提出了所謂的“量子充電優(yōu)勢”作為衡量標準。后來到 2017 年的時候,人們開始注意到其背后有兩個可能的來源。

其一是“全局操作”,即所有電芯同時與所有其它電芯溝通(坐在同一張桌子旁),另一種則是 all-to-all 耦合(每個電芯都能夠與另一個溝通,且同時僅限這一對)。

最近,BIS 復雜系統(tǒng)理論物理中心的科學家們,在《Quantum Charging Advantage Cannot Be Extensive Without Global Operations》一文中進一步探索了上述問題。

《物理評論快報》(PDF)編輯指出,該論文表明,all-to-all 耦合在量子電池系統(tǒng)中是無關緊要的、全局操作才是其量子優(yōu)勢的唯一存在因素。

研究團隊進一步查明了這種優(yōu)勢的確切來源、同時排除了任何其它可能性,甚至提供了一種設計此類電池的明確方法。

此外為了精確量化該方案能夠實現(xiàn)多快的充電速率,盡管最大充電速度會隨著電池數(shù)量而線性增長,但研究表明 —— 采用全局操作的“量子電池”方案,可實現(xiàn)充電速度的“二次縮放”(Quadratic Scaling)。

以某款內(nèi)置了大約 200 組電池的經(jīng)典電動汽車為例,新量子充電方案有望帶來 200 倍的充電速度提升,意味著家充效率可從10 小時銳減至大約 3 分鐘、而高速充電樁更是可從 30 分鐘減少至僅幾秒鐘。

當然,這項技術的理論仍處于早期起步階段,距離實際投入使用還有很長一段路要走。即便如此,它還是有望在核聚變發(fā)電等領域發(fā)揮極其深遠的影響,因其需要在產(chǎn)生大量能量的瞬間實現(xiàn)充放電。


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