近日，湖北大学物理学院周斌教授团队与中国科学院精密测量院杨万里研究员、兰州大学安钧鸿教授合作，在量子电池的抗退相干老化与高效无触式远距充电方面研究取得新进展。相关研究成果以“Remote charging and degradation suppression for quantum battery”为题发表在物理学顶级期刊《Physical Review Letters》，湖北大学为第一单位，物理学院宋婉露副教授为第一作者，周斌教授、杨万里研究员和安钧鸿教授为共同通讯作者。

当今微电子元器件的日趋小型化对微观储能供能装置提出了迫切需求，人们也期待通过微观系统特有的量子特性与自下而上的制造工艺，设计具有更小尺寸、更高储能密度与更高充放电效率的变革性新原理储供能装置——量子电池。量子电池已成为以“调控量子态，实现新功能，发展新技术”为主旨的量子科技的主要应用之一。虽然近年来量子电池取得快速发展，但是它的实现与应用仍然面临两大挑战：一是环境诱导量子电池的退相干使其存储的能量自发耗散，这被称作量子电池的老化；二是量子电池普遍采用量子电池与量子充电器间的相干耦合来实现充电，但该充电方案敏感地受制于不可避免的退相干问题以及远距离充电时效率低的问题。

为同时克服这两大挑战，该工作提出了一种新型的量子电池充电方案。在该方案中，两个二能级系统分别作为充电器和量子电池的载体，被放置在一个矩形中空金属波导中。充电器和量子电池的间距远大于能实现偶极-偶极相干耦合的有效距离。研究发现：当充电器处于满载状态而量子电池处于空载状态时，利用波导中的真空电磁场这一共同环境诱导的非马尔科夫退相干动力学，可实现充电器与电池间免受老化影响的持续能量交换。该过程实现了量子电池非接触式的远距“类无线”充电，也证实了退相干在建立电池-充电器间相干互联中的建设性作用，可有效解决量子电池的能量耗散问题和距离限制问题。该工作对于进一步推动量子电池的物理实现具有重要理论指导意义。

该工作得到了国家自然科学基金、湖北省自然科学基金创新群体、湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队计划等项目的支持。

论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.090401

（审稿：熊琳）