量子快充新研究速度提高200倍,几秒钟从零加满,电车时代有望
机器之心编译
机器之心编辑部
续航和快充问题解决一个,电车的推广就没有多少阻碍了。
无论是光伏还是聚变,人类文明迟早都要转向可再生能源。鉴于人类不断增长的能源需求和化石燃料的有限性,这种趋势是不可逆转的。为了开发替代能源,人类已经进行了很多研究,其中大部分是使用电力作为主要能源载体。
随着可再生能源产品和设备受到更多重视,人们的生活也发生了变化,最明显的是电动汽车的普及。尽管 10 年前还很少在道路上见到电动汽车,但如今它的年均售出数量已经达到数百万,成为市场增长最快的行业之一。
与从碳氢化合物燃料的燃烧中获取能量的传统汽车不同,电动汽车依靠电池作为其能量的存储介质。长期以来,电池的能量密度远低于碳氢化合物,这导致早期电动汽车的续航里程非常低。然而,电池技术的逐步改进最终使电动汽车的行驶里程与燃油汽车相比处于可接受的水平。毫不夸张地说,电池存储技术的改进是触发当前电动汽车革命必须解决的主要技术瓶颈之一。
然而,尽管电池技术取得了巨大进步,但如今的电动汽车消费者面临着另一个难题:电池充电速度缓慢。目前,汽车在家中充满电大约需要 10 个小时。即使是充电站最快的超级充电桩也需要长达 20 到 40 分钟才能为车辆充满电,这带来了额外的成本和不便。
为了解决这个问题,科学家们开始在量子物理学领域寻找答案。他们通过研究发现,量子技术可能会带来加快电池充电速度的新机制。
量子电池技术最早是 Alicki 和 Fannes 于 2012 年发表的一篇开创性论文中提出的。从理论上说,量子资源(例如纠缠)可以把电池组中的所有单电池当成一个整体来充电(collective charging),大大加快电池组充电过程。
Alicki 和 Fannes 2012 年的论文。论文链接:https://arxiv.org/pdf/1211.1209.pdf
这个结论令人兴奋,因为现代的大容量电池组会包含很多单电池,在经典电池组中,各个单电池是以彼此独立、并行的方式来充电的,被当成一个整体来充电是不可能的。这种聚合充电与并行充电的差距可以通过一个叫做量子充电优越性的比率来衡量。
传统充电方式 VS. 量子充电方式。传统的电池是平行充电的,这意味着每个电池都是独立充电的。相比之下,量子电池在充电过程中被当做一个整体,这是使用纠缠运算( entangling operation )来实现的。
大约在 2017 年,研究者们注意到这种量子优越性可能来源于两方面:全局运算(global operation),其中所有单电池同时和其他单电池相互交流,像是所有人围在一张桌子旁;以及 all-to-all 耦合,就像是许多个讨论小组,但每个组只有两个组员。
在过去的几年里,研究者一直不清楚这两种来源是否都有必要,以及可达到的充电速度是否有任何限制。
最近,韩国基础科学研究所(IBS)复杂系统理论物理中心的科学家们进一步探索了这些问题。
这篇被《物理评论快报(Physical Review Letters)》杂志选为编辑推荐的论文表明,all-to-all 耦合在量子电池中是无关紧要的,全局运算的存在是量子优越性的唯一因素。团队进一步分析了这种优越性的精确来源,同时排除了其他可能性,然后提供了一种设计该电池的方法。
正式版论文链接:https://journals.aps.org/prl/accepted/b2071Y51Ued1187a36cd9e31803b4e2fe0b5fa51e 预印本链接:https://arxiv.org/pdf/2108.02491.pdf
此外,该小组还能够精确量化该方案可以实现的充电速度。经典电池的最大充电速度随单电池数增加而线性提升,但该研究表明,采用全局运算的量子电池充电速度可实现二次指数提升。
举个例子,假如你有一台电动汽车,它的单电池数目是 200。使用这种量子充电技术,你的电车充电速度将是传统电池的 200 倍。这意味着你在家充电的速度将由原来的 10 小时缩短到 3 分钟,在高速充电站的充电速度将由 30 分钟降至数秒。
就电动汽车领域而言,有人认为这个技术方向前途不太明朗,毕竟现在还处于纯理论阶段,可能需要几十年甚至上百年才能实现,相比之下,继续发展换电基础设施服务可能要更加实际一些。
不过,研究人员表示,量子充电的影响是深远的,可能远远超出电动汽车和消费类电子产品。例如,未来的聚变发电站可能会用到这项技术,因为这些发电站需要在极短的时间内充、放大量的电能。当然,量子技术仍处于起步阶段,要实现这些方法的实际应用还有很长的路要走。然而,诸如此类的研究发现创造了一个有前途的方向,可以激励机构和企业进一步投资于这些技术。
对于这项技术,各位读者觉得靠谱吗?
原文链接:https://phys.org/news/2022-03-quantum-technology-electric-cars-fast.html
为什么苹果如此成功?byAzamatAbdoullaev苹果的成功得益于其高质量的产品独特的文化忠诚的粉丝群优秀的客户服务和高技能的劳动力。苹果的成功不仅仅是简单的产品,它使用了人工智能机器学习和深度
2022年将会流行的5种智能建筑技术通常情况下,智能建筑项目都是从为业主节省成本的单一角度来衡量的。然而,对于向租户出租空间的商业建筑或园区来说,创新技术已经显示出吸引了那些愿意为这些数字福利额外花钱的人。这可以通过
是什么让智慧城市变得智慧?在寻求发展或转变为智慧城市时,我们不仅需要解决城市当前面临的挑战,还需要将其发挥最大潜力。总体而言,城市和栖息地迫切需要更加互联更具创新性和更加以公民为中心。技术在设计解决方案以解
不,我们不需要愚蠢的城市StephenGoldsmith,BetsyGardner我们长期以来一直主张,在这个领域和我们自己的平台上,建立更好更快和更便宜的政府,并认为技术现代化是我们实现目标的首要驱动力
芒果卫视综艺大调整,天天向上主持人大换血,快本也将大洗牌近日,芒果卫视放出2022年剧综片单,两大常青综艺天天向上和快乐大本营都有所调整。天天向上节目升级改版,以文教节目重回每周五晚黄金档。而快乐大本营却没有单独出现在剧综片单上。节目的
古装路透惊艳,新剧被央媒夸奖,消失4年的陈晓终于要翻红了?近日,有网友曝出演员陈晓在拍摄新剧云襄传的路透图,从照片中可以看到陈晓的古装造型适配度很高,颜值也重回巅峰古装剧时期,看起来就很符合古装男主的人物形象,引发了不少网友的热议与关注。
十位台偶剧王子的浮沉之路,都落得无戏可拍,只有陈柏霖幸免于难20世纪初到10年左右的这十年间,大概是台湾偶像剧发展最鼎盛的十年。从01年的流星花园开始,偶像剧才成为正式剧种,由此拉开了风靡一时的台湾偶像剧时代。从王子变青蛙到命中注定我爱你再
6部原著抄袭的大爆剧,有的成票房黑马,有的成宫斗剧天花板王思聪曾把大张伟抄袭的事实,挂社交平台上好几年。大张伟起初硬着头皮不承认,最后才称自己是音乐界的裁缝。其实,这种抄袭的现象在许多圈里都屡见不鲜,音乐圈的抄来抄去,小说剧本更是抄得频
85花女团装大PK佟丽娅杨幂刘亦菲赵丽颖,谁更胜一筹?在女团风盛行的时代,已迈过30大关的85花也逃不过女团风造型。让我们来盘点一下佟丽娅刘亦菲杨幂赵丽颖等女明星的女团造型吧。佟丽娅在最新一期的舞蹈生预告中,佟丽娅一身黑色造型搭配一头
Kerlink和Sensgreen向中东和亚洲市场提供LoRaWAN和建筑解决方案专注于物联网(IoT)的解决方案专家Kerlink和专注于室内空气质量监测和智能建筑解决方案的物联网公司Sensgreen今天宣布建立合作伙伴关系,以帮助业主确保办公室学校酒店的安
十大人工智能技术ByAnalyticsInsightAnalyticsInsight列出了十大人工智能技术,这些技术将把世界推向更高的创新水平。您有没有想过一种技术可以取代所有重复性工作并使人类摆