量子電池加快充電速度，影響未來能源走向 - 工程師

量子電池加快充電速度，影響未來能源走向

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傳統汽車是從碳氫化合物燃料的燃燒中獲取能量，至於電動車則是依靠電池作為其能量的
儲存媒介。長期以來，電池的能量密度遠低於碳氫化合物，這導致早期電動車的續航里程
非常低。然而，電池技術的逐步改進最終使電動車的行駛里程與燃油汽車相比，處於可接
受的水平。

然而，儘管電池技術取得了巨大進步，但目前電動車卻面臨著另一個難題，即是電池充電
速度緩慢。目前，電動車在家中充滿電大約需要10個小時。即使是到快速充電站也需要長
達20至40分鐘才能為車輛充滿電。

為了解決這個問題，科學家在神秘的量子物理學領域尋找答案。根據其研究發現，量子技
術可能會帶來更快速電池充電的新機制。這種「量子電池」的概念最早是在2012年Alicki
和Fannes發表的一篇開創性論文中提出。理論上，量子資源，可以通過為內部的所有電池
充電來極大地加速電池充電過程。

到了2017年左右，研究發現量子技術充電的優勢可能是由兩個可能來源：「全局操作（
global operation）」（所有電池都可以與其他電池同步連接）和「全耦合（
all-to-all coupling）」（每個電池只能與單一個電池發生電連接，而不能同時與2個或
多個）。一直到最近，才確定全局操作的存在是量子優勢的唯一因素。

來自基礎科學研究所（the Institute for Basic Science；IBS）複雜系統理論物理中心
的科學家們發現，採取「全局操作」的量子充電方案後，充電速度與電池數量之間呈現二
次函數關係，而不再是傳統充電方式下的線性關係。

為了說明這一點，假設一輛擁有200組電池的一般電動車，一旦採取這種量子充電方式，
充電速度將比傳統電池充電要快200倍，這意味著在家充電時間將從10小時減少到只需要
大約3分鐘左右。在高速充電站時，充電時間也將從30分鐘縮短到幾秒鐘而已。

研究人員表示，研究結果將帶來更深遠的影響，因為量子充電不僅僅只能應用在電動車和
消費電子產品，其甚至可以在未來的核能發電廠中找到關鍵用途，因為這些發電廠需要在
瞬間充電和排放大量的能量。

當然，量子技術仍處於初始階段，要在實踐中實施這些方法還有很長的路要走。然而，諸
如此類的研究發現創造了一個很有希望的方向，並可以激勵機構和企業挹注一些資金來進
行進一步研究。科學家們相信，如果量子電池得以應用，它將徹底改變我們使用能源的方
式，使我們離永續能源發展又更接近了一步。

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