當(dāng)前新能源電動(dòng)汽車盛行之下，也催生了寧德時(shí)代和比亞迪電池巨頭，國(guó)外更是在不斷的研發(fā)固態(tài)、全固態(tài)鋰電池新技術(shù)。然而，量子技術(shù)的誕生，讓量子電池也將變成可能。本文詳解其物理學(xué)原理。

　　量子電池有朝一日可以通過(guò)一個(gè)看似矛盾的表現(xiàn)徹底改變能源儲(chǔ)存--電池容量越大，充電越快?，F(xiàn)在，一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)首次在一個(gè)概念驗(yàn)證裝置中證明了支撐量子電池的超吸收量子力學(xué)原理。

　　古怪的量子物理學(xué)世界充滿了在我們看來(lái)不可能的現(xiàn)象。例如，分子可以變得如此糾纏在一起，以至于它們開始集體行動(dòng)，而這可以導(dǎo)致一系列的量子效應(yīng)。這包括超級(jí)吸收，它提高了分子吸收光的能力。

　　該研究的通訊作者James Quach表示："超級(jí)吸收是一種量子集體效應(yīng)，分子狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換會(huì)產(chǎn)生建設(shè)性的干擾。建設(shè)性干涉發(fā)生在所有種類的波（光、聲、水波）中，當(dāng)不同的波加起來(lái)比任何一個(gè)波本身的效果都要大時(shí)，就會(huì)發(fā)生建設(shè)性干涉。至關(guān)重要的是，這允許組合分子比每個(gè)分子單獨(dú)行動(dòng)時(shí)更有效地吸收光線。"

　　在一個(gè)量子電池中，這種現(xiàn)象將有一個(gè)非常明顯的好處：擁有的儲(chǔ)能分子越多，它們就能更有效地吸收能量--換言之，把電池做得越大，它的充電速度就越快。至少，理論上應(yīng)該是這樣的。超級(jí)吸收尚未在足夠大的規(guī)模上被證明可以建造量子電池，但新的研究現(xiàn)在已經(jīng)做到了這一點(diǎn)。為了建立他們的測(cè)試裝置，研究人員將一個(gè)活性光吸收分子層--一種被稱為L(zhǎng)umogen-F Orange的染料--放在兩個(gè)鏡子之間的微腔中。

　　"這個(gè)微腔中的鏡子是用制造高質(zhì)量鏡子的標(biāo)準(zhǔn)方法制造的，"Quach解釋說(shuō)。"這就是使用交替的電介質(zhì)材料層--二氧化硅和五氧化二鈮--來(lái)創(chuàng)造所謂的'分布式布拉格反射器'。這產(chǎn)生的鏡子比典型的金屬/玻璃鏡子反射更多的光。這很重要，因?yàn)槲覀兿胱尮獗M可能長(zhǎng)時(shí)間地停留在空腔內(nèi)。"

　　然后，該團(tuán)隊(duì)使用超快瞬時(shí)吸收光譜來(lái)測(cè)量染料分子是如何儲(chǔ)存能量的，以及整個(gè)設(shè)備充電的速度。果然，隨著微腔的大小和分子數(shù)量的增加，充電時(shí)間減少，證明了超吸收的作用。

　　最終這一突破可能為實(shí)用的量子電池鋪平道路，使之成為快速充電的電動(dòng)汽車或能夠處理來(lái)自可再生資源的突發(fā)能量的儲(chǔ)能系統(tǒng)。但當(dāng)然，這項(xiàng)研究仍處于非常早期的階段。鍵的挑戰(zhàn)是彌合這里的小型設(shè)備的原理證明與在更大的可用設(shè)備中利用同樣的想法之間的差距。下一步是探索如何將其與其他儲(chǔ)存和傳輸能量的方式結(jié)合起來(lái)，以提供一種可能有實(shí)際用途的設(shè)備。

　　該研究發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。