打破传统因果关系规则 量子电池提升充电效率

在量子世界里，原因并不总是先于结果出现，因果关系处于一种特殊的量子叠加态。

图片来源：《新科学家》网站

日本东京大学科学家在最新一期《物理评论快报》杂志发表论文指出，量子电池是一种可以利用量子效应的储能设备，其可以绕过传统因果关系规则提升充电效率。

研究人员解释说，在经典世界中，因果关系只有一个方向：如果事件A导致了事件B，那么很显然事件B不会导致事件A。但在量子尺度上，不可能判断这种因果关系的走向，这种量子现象被称为不定因果序。在这种状态下，因果关系的两个方向处于一种特殊的量子叠加态，其中两者可以同时成立，也可以同时不成立。

研究团队利用两个为量子电池供电的充电器开展了实验。他们计算了3种情况下电池将获得多少能量以及充电效率。这3种情况分别为：充电器按顺序为电池充电、同时为电池充电，以及由于前两种情况叠加在一起，无法判断哪个充电器在工作。

结果显示，即使在充电器和电池之间的连接相对较弱的情况下，最后一种方法也能以最有效的方式为电池提供最大的能量。这意味着即使是次优充电器，充电过程也能很好地工作。

此外，团队用量子光开展了原理验证实验，表明这种不定因果序可以用量子开关来实现。

中国香港大学朱利奥·奇里贝拉领导的团队在2009年利用量子开关展示了不定因果序，他表示，这说明量子理论的基础思想可以带来实际应用。

西班牙光子科学研究所的玛西耶·莱文施泰因则表示，尽管这项新研究很有趣，但仍需进一步开展相关实验。目前对量子电池的大多数研究都是理论性的，因此设计可通过实验测试的充电程序很重要。