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撰文 | Shushu
编辑 | 小澜
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如果有一天，手机、电动车可以在一秒内完成充电，听起来像科幻。但现在，量子电池正在让这件事变得有可能。
澳大利亚科学家日前开发了全球首款量子电池原型。这款电池让一个反常识的物理定律变成现实：电池越大，充电反而越快！
量子电池这一概念最早在2013年被提出。传统锂电池通过化学反应存储能量，量子电池则基于量子力学原理，在量子系统中按需传递、存储和释放能量。
如今，澳大利亚国家科学机构CSIRO Quach团队已经制造出第一个能够完成完整电池循环的原型装置。它可以通过激光进行无线充电，科学家们认为这是迈向具备超快充电能力、真正可用的量子电池的重要一步。
在传统锂电池中，体积越大，充电时间越长。打个比方，锂电池就像用一堆小推车去运货，车越多（电池越大），要把所有车装满货的时间就越长（充电时间越长）。这也是为什么手机大约需要30分钟充满，而电动车往往需要一整晚。
相比之下，量子电池具有一个非常奇特的特性，叫做“集体效应”。当量子电池由更多单元组成时，它的充电速度会随着单元数量N的增加而提升，其充电时间可以缩短至与 1/N 或 1/√N 成比例的量级。
这意味着量子电池越大，充电所需时间就越短。如果电池容量翻倍，充电时间将缩短一半多一点。
图说：微型量子电池
来源：CSIRO
Quach团队早在2022年就已经证明了这一特性，但当时的原型无法释放能量，不能完成整个电池循环。
而这次发表在《Light: Science & Applications》期刊上的新原型实现了这一突破，其充电时间达到飞秒级（10⁻¹⁵秒），储能时间达到纳秒级（10⁻⁹秒），相比之前提升了六个数量级。
不过目前该原型电池的容量仍然非常小，仅为几十亿电子伏特，还不足以为任何实际设备供电。研究人员表示，下一步的目标是延长储能时间。
昆士兰大学量子技术实验室负责人安德鲁·怀特评价称，这是一项非常出色的工作，证明量子电池已经不再只是概念，而是一个真实的原型。未来如果量子电池发展成熟并实现几乎瞬时充电，它们可能会带来新的应用场景，人们不再需要前往加油站或充电站，可以在移动中完成充电。例如在飞行中为无人机充电，或者在行驶过程中为汽车补能。
法国前沿科学洞察网曾指出，量子电池可以作为小型离网能源，也可为物联网设备供电。同时，由于充电和存储功能集成在一个系统中，更易于集成和使用。
值得一提的是，去年特斯拉公布了其量子电池技术，称该技术将使特斯拉新款电动汽车续航能力突破2000公里并且还支持“闪充”功能，只需要15分钟即可充满80%的电量。
马斯克称量子电池技术突破了锂离子电池的物理限制，通过结合量子隧穿效应和超级电容技术，将电池能量密度提高近8倍。
美国汽车工程师学会独立测试显示，搭载量子电池的特斯拉Model S在综合工况下，续航里程可达1980公里，较目前市面上的电动汽车提升近3倍。
不过相比于这些场景，更值得关注的是，量子电池在量子计算机上面的应用，因为量子电池可以以相干方式提供能量，并以更低的能耗支持计算系统运行。
一般来说，量子计算机通常需要房间大小、耗能巨大的低温冷却系统，以及室温电子设备系统。这些基础设施和能源需求是扩大量子计算机规模的最大障碍，限制了量子计算机的规模和处理能力，并减缓了量子计算机的市场化进程。
研究团队通过量子电池为量子计算机供电，将其作为计算机的“内部油箱”。这一创新架构不仅有望使量子计算机的量子比特容量翻4倍，还能显著降低对庞大能源基础设施的依赖，计算机内部的量子电池就可以回收系统中的能量。
图说：用量子电池为量子计算供能
来源：thequantuminsider
另外，这项研究还揭示了一种被称为“量子超扩展性”的现象，即量子比特的数量越多，计算机的运算速度就越快。这一特性表明，量子电池架构不仅能提升容量，还能有效提高计算速度。
研究团队指出，这项研究是探索“量子能源”领域的重要一步，可能会从根本上重塑我们构建高效、可持续能源系统的方式。
现在，从全球来看，量子电池的研究还在开展中，科学界普遍认为，针对量子电池研发，找到恰到好处的能量水平并能够简单可靠进行管理、存储和释放是关键，因为物质在量子物理学中的行为常常出人意料且难以预测。
麻省理工学院能源研究所教授罗伯特·汤普森表示：“量子效应在实验室环境下表现良好，但在真实世界中仍然面临稳定性问题。极端温度、震动等因素都可能影响量子态的维持。”
[1]https://www.theguardian.com/science/2026/mar/18/world-first-quantum-battery-australian-scientists-say
[2]https://thequantuminsider.com/2026/01/30/quantum-batteries-power-quantum-computers/
[3]量子客：量子电池革新量子计算：算力有望翻四倍，告别庞大冷却系统
[4]中国能源报：这一研发提速，储能版图将重塑？
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