没有能量损耗的激子型量子电池

周华

新型电池在未来科技领域将发挥举足轻重的作用，因此新型电池的研发也成为物理化学和工程界炙手可热的热点。最近加拿大阿尔伯塔大学和多伦多大学的研究人员在Journal of Physical Chemistry C上发表了一篇题为Loss-Free Excitonic Quantum Battery的文章，介绍了一种在使用过程中不产生能量损耗的量子电池原理。

量子电池是微小的、纳米尺度的电池，主要用于量子装置中，比如用作量子计算机的电源。这篇文章中提到的激子型量子电池是一种新型量子电池，其优点是在使用过程中没有能量泄漏问题。与传统的、依赖电化学原理的锂离子电池不同，量子电池的基本原理来源于量子力学。这种电池使用一个开放式的，在结构上高度对称的量子网络模型用于储存激子型能量，即通过电子采集的光子能量。制作这种电池的关键是要在暗态（dark state）中制作这样一个量子网络。在暗态中量子网络不能与周围环境交换能量，因而可以完全不受环境的影响，这就意味着这种电池可以很好地防止能量向周围环境的泄漏。在这种模型中，放电过程是通过改变结构对称性实现的，即稍微改变结构对称性就可以将电池中的能量释放出来。关于这种电池的研究目前还处于原理研究阶段，未来的研究将具体研究充电、放电的方式，以及如何将其尺寸放大，以便可以象常规电池那样使用。

（本站编译自sciencex.com）