新聞科研進展
近日，精密測量院囚禁離子物理課題組與湖北大學、蘭州大學合作，在量子電池理論研究方面取得新進展，提出抗老化的遠距充電量子電池方案，相關研究成果在物理學頂級期刊《Physical Review Letters》上發表。
近年來，關于量子電池的研究是頗受關注的量子科技問題之一，同時日益增長的能源需求也不斷激發了人們對變革性儲供能裝置研究的興趣。人們期待通過量子系統的特性以及在微觀尺度上重構熱力學及動力學規律，再結合在量子比特層面上的精確探測與操縱的實驗技術，以實現具有更小尺寸、更強的充電功率、更高的充電容量和更大的可提取功的新原理儲供能裝置——量子電池。雖然近年來量子電池取得快速發展，但是它的實現與應用仍然面臨兩大挑戰：一是量子電池的老化問題，這是由于環境誘導量子電池的退相干使其存儲的能量自發耗散；二是量子電池普遍采用電池與充電器間的相干耦合來充電，但該充電方案敏感地受制于不可避免發生的退相干與電池-充電器間距的增大而面臨失效。
針對這兩大挑戰，研究團隊提出了一種新型量子電池方案：分別扮演充電器和量子電池角色的兩個二能級原子被放置在一個矩形中空金屬波導中，充電器和量子電池的間距遠大于能實現偶極-偶極相干耦合的有效距離。研究發現：利用波導中的真空電磁場這一共同環境誘導的非馬爾科夫退相干動力學，可實現充電器與電池間免受老化影響的持續能量交換。該過程實現了量子電池非接觸式的遠距“類無線”充電，同時也證實了退相干效應在建立電池-充電器間相干互聯中的建設性作用，有效地解決量子電池的能量耗散問題和距離限制問題。該工作對進一步推動量子電池的物理實現具有重要理論指導意義。
該工作受到了國際科技媒體的廣泛報道。
《Nature》刊文對該工作進行了題為“A better way to charge a quantum battery”的“亮點研究”報道[2]。
國際科技新聞門戶網站Phys.org進行了題為“Scientists propose new scheme for the quantum battery using waveguides”的報道[3]。
英國科技新聞雜志《New Scientist》進行了題為“Quantum batteries that charge wirelessly might never lose efficiency”的報道[4][5]。
美國知名技術和創新媒體以題為“Chinese researchers develop first wireless quantum battery that never runs out”的報道[6]。
該研究以 “Remote charging and degradation suppression for quantum battery”為題在學術期刊《Physical Review Letters》上發表。湖北大學副教授宋婉露為文章第一作者，湖北大學教授周斌、精密測量院研究員楊萬里和蘭州大學教授安鈞鴻為聯合通訊作者。
該工作得到了國家自然科學基金項目、湖北省創新團體項目、湖北省杰青等項目的資助。
相關鏈接：
[1]??Wan-Lu Song, Hai-Bin Liu, Bin Zhou, Wan-Li Yang, and Jun-Hong An,?Remote charging and degradation suppression for quantum battery, Phys. Rev. Lett.?132, 090401 (2024).
[2]??A better way to charge a quantum battery, Nature Research Highlight (08 March 2024),?https://doi.org/10.1038/d41586-024-00652-1.
[3]?Scientists propose new scheme for the quantum battery using waveguides,?https://phys.org/news/2024-03-scientists-scheme-quantum-battery-waveguides.html.
[4]?Quantum batteries that charge wirelessly might never lose efficiency,?https://www.newscientist.com/article/2390776-quantum-batteries-that-charge-wirelessly-might-never-lose-efficiency/.
[5]?K. Padavic-Callaghan,?Quantum batteries could perform better if charged wirelessly, New Scientist Issue 3456, 17 (2023).