澳洲墨爾本大學和RMIT大學的研究人員，以及國家科學機構CSIRO的科學家，近日成功研發出全球首個量子電池原型。這款電池的快速充電速度隨著電池尺寸增大而提升，顯示它有潛力成為取代當前化學電池的重要工具。量子研究使科學家們發現了如疊加態和糾纏等獨特的量子特性，這些特性正被應用於量子計算機的建設中。不過，科學家們認為這些特性也可以應用於其他領域，並帶來多重優勢。
CSIRO的研究員James Quach自2018年以來一直在研究量子電池概念，並於2022年製作了電池原型。雖然他們能夠給電池充電，但卻缺乏放電的手段。因此，Quach進一步研發了一款能夠進行放電的新電池。這款量子電池是如何運作的？研究團隊的電池由多層有機微腔組成，利用幾種材料來捕捉光線。通過激光無線充電，研究團隊採用了先進的光譜技術來確認其充電行為。
研究人員希望這些材料的奇特量子效應能展現其「集體效應」，即每個單元並非單獨充電，而是集體充電。與傳統電池不同，量子電池在單元數量增加時充電速度會更快。例如，如果電池有N個單元，每個單元單獨充電需一秒，當連接在一起時，所有N個單元集體充電只需1/√N秒。因此，如果將量子電池的尺寸加倍，充電所需的時間稍微超過原電池的一半。這一點與當前化學電池的充電時間隨電池大小增加而增長的情況截然相反。
展望未來，Quach在新聞稿中表示：「我們的概念驗證裝置展示了在室溫下的快速、大規模充電和能量儲存，為下一代能源解決方案奠定了基礎。」儘管這項研究具有潛力，但這並不意味著量子電池會很快出現在市場上。首先，這些電池能攜帶的電量非常微小，僅在幾十億電子伏特之間，甚至不足以為智能手機充電。此外，它們能保持這微小電量的時間也極短，僅為幾納秒。
這項研究展示了量子電池的潛力，但要將其商業化還需要進一步的研究。研究人員正在努力擴大原型的規模，並測試其能保持電荷的時間。在理想的情況下，這款裝置能擁有量子電池的充電速度，同時具備傳統電池的能量儲存能力。Quach還提到，量子電池可能對量子計算機的運行也有幫助。「我最終的目標是未來能夠比燃油車更快地為電動車充電，或在遠距離無線充電裝置。」這項研究的結果已發表在《Light: Science Applications》期刊上。
