量子技术突破如何改变清洁能源生产和存储过程？ 本周，诺贝尔物理学奖授予了在量子力学领域取得突破性成果的获奖者，这突显了该领域在增进我们对周围世界的理解方面所发挥的至关重要的作用，以及我们如何能够利用这种理解来设计一个更智能、更可持续的未来。量子力学已经从根本上改变了我们的生活方式，促成了手机、相机和光纤电缆的出现。而且，它们还将以我们尚未想到的方式继续改变世界，有些方式甚至是我们未曾预料到的。 随着量子物理学领域变得愈发复杂，科学家们对量子力学的理解也愈发深入，研究人员正在不断发现更多优化和重新构想能源领域的方法。量子计算不仅能大幅提高能源需求较大的领域（如人工智能）的效率，量子物理学还能开启各种以往远非可能实现的能源生产和存储过程。 这类技术的最新突破之一是由东京科学研究所的一个研究团队构想出的一种新型能量收集器。能量收集器是一种能够从周围环境中捕获能量并将其转化为可用电能的技术。这种装置能够回收因电子设备和工业机械散发的热量而损失的能量。它甚至可以被放大以从诸如发电厂和工厂这样的大型系统中回收热量。 虽然回收废热的想法并非新颖之举，但由于热力学定律的限制，其效率一直存在严重瓶颈。但东京科学研究所的科学家团队发现了一种方法，能够通过利用不经历典型热化过程的量子态来突破这些公认的热力学限制。 “这意味着，一旦引入热量，该系统就会保持其非热态的高能量状态，而不是像传统热系统那样将能量均匀分散开来。”《SciTech Daily》如是报道。“这一进展可能会带来更节能的电子设备，并为量子计算带来未来的发展机遇。”该报道接着说道。 这仅仅是得益于量子物理学而实现的更节能电子设备的一系列突破中的最新成果之一。麻省理工学院的研究人员最近宣布，他们已经找到了一种观察电子所谓的“边缘态”的方法，这种边缘态不会导致能量损失，即所谓的量子霍尔效应，其在科技领域具有巨大的颠覆性潜力。据“Interesting Engineering”网站的报道，“这种电子的无摩擦移动能够使数据和能量在设备之间传输而不会有任何传输损耗，从而推动超高效电子电路和量子计算机的发展。” 在量子电池领域也有着重大的进展。这种电池能够利用量子物理学的力量，实现比目前为我们的世界提供动力的锂离子电池快得多的充电速度。量子电池甚至可以直接从光源中获取能量，因为它们是以光子的形式储存能量，而非离子和电子。一些研究甚至表明，如果量子电池与为其提供能量的设备处于相同的量子状态，那么它们可能会产生比所储存的能量还要多的能量，这简直令人难以置信。 虽然量子物理学和量子力学仍属于新兴学科领域，科学家们对此的观察和理解才刚刚起步，但人们已经对利用量子态来解决世界上的重大危机抱有极大的期望，尤其是在能源领域。科学家们正在研究量子计算如何解决能源危机，并使比特币摆脱其永远累积的生态足迹。理论上，量子计算在解决比特币挖矿和人工智能处理的证明工作问题方面，可能比当今最先进的超级计算机都要更出色得多。 《纽约时报》本周在其关于 2025 年诺贝尔物理学奖的报道中写道：“整个工业界和学术界都在竞相实现量子计算的这一愿景，这是一种奇特而强大的技术。”该领域的巨大威力既令人兴奋又令人畏惧。“一台真正的量子计算机能够加快药物研发或其他科学研究的进程。它还能够破解保护国家安全关键计算机系统的加密技术。” 进步的进程——无论是好的还是坏的——都是不可避免的。因此，良好的治理以及创新且合乎道德的政策方法将必不可少，这样才能确保量子研究能够得到负责任的应用。
