科学家提出使用波导的量子电池新方案

兰州大学和湖北大学研究人员的一项新研究提出了一种基于矩形空心金属波导的量子电池(QB)充电方案。这种方法使他们能够克服环境引起的退相干和充电距离限制。研究结果发表在《物理评论快报》上。

电池的需求和供应持续增长，重点是增强储能、寿命和充电能力。在这方面，科学家们现在正在开发利用量子力学原理来存储和供应能量的量子电池。

其目的是利用纠缠和相干等量子力学基本原理来克服经典物理的限制，从而实现比经典物理学更强的充电功率、更高的充电容量和更大的功提取。

这项新研究通过将电池和充电器放置在矩形空心波导中来探索 QB。该方法旨在减轻退相干的影响，以实现持久且高效的 QB 性能。

谈到该团队探索量子电池的动机时，该研究的主要作者、中国兰州大学的安俊红教授告诉 Phys.org：“退相干挑战导致 QB 自发能量损失，这被称为老化” QB 的。”

“QB 实际性能面临的另一个挑战是充电效率低，这是由于 QB 与其充电器之间的相干相互作用的脆弱性造成的。我们希望克服这些挑战。”

量子电池和波导

QB 模型基于两个两能级系统 (TLS)，它们是具有两个不同能级的系统。这些能级通常表示为基态和激发态。

一个系统是电池本身，另一个系统是充电器。这些 TLS 之间的充电和能量交换过程在 QB 系统的运行中发挥着关键作用。TLS 通过与其他 TLS 或外部字段建立一致的耦合来进行充电。