未来量子计算机中，量子电池或将使量子比特容量翻两番

研究人员从理论上证明，将微型量子电池直接集成到系统中，可使其量子比特容量提升至四倍。

研究人员提出了一种利用量子电池为量子计算机供电的理论方法。这是由澳大利亚国家科学机构CSIRO、昆士兰大学和冲绳科学技术大学院大学（OIST）的研究人员合作完成的工作。该团队表示，将量子电池集成到计算机架构中，可为提升处理速度和能源效率提供一条路径，同时也可能突破量子计算机规模化发展的物理限制。

"我们通过计算发现，采用量子电池供电的系统将显著减少热量产生，需要更少的布线组件，并在相同物理空间内容纳更多量子比特——这些都是构建实用、可扩展量子计算机的重要步骤。"该研究的合著者、CSIRO量子电池研究负责人James Quach博士表示。

内置"燃料箱"

量子计算机在从医药到金融等多个领域提供了具有变革世界潜力的计算能力。然而，它需要庞大、耗能的冷却单元和复杂的外部硬件。这些障碍阻碍了量子计算机的发展。当前的规模化问题很简单：添加的量子比特越多，产生的热量就越多，所需的布线也越多。最终，空间和冷却能力将面临极限。

研究人员从理论上证明，将微型量子电池直接集成到系统中，可使其量子比特容量提升至四倍。这些内置电池通过回收内部能量而非依赖电网供电，可以大幅降低功耗，并为目前阻碍量子计算发展的巨大能源需求提供一个紧凑的解决方案。

"量子电池虽小但功能强大。我们的发现让我们向解决限制量子计算机发展的能源、冷却和基础设施挑战又迈进了一步，"Quach解释道。"这就像给计算机配备了自己的内置燃料箱。电池在计算机运行时自行充电，而不是持续从电网补充能量，"他补充道。

未来计算机或将更快

与你手机中的锂离子电池不同，量子电池不依赖化学反应。它从光中储存能量，只需简单曝光即可充电。一旦进入计算机内部，这些电池形成一个闭环，持续从机器的内部组件获取电力。

这种架构通过量子纠缠将电池与处理单元融合，创造出一个电力与逻辑共存的统一量子链路。

除了效率优势，该模型还揭示了一个令人惊讶的速度优势，即"量子超扩展性"。这一独特现象为标准计算带来了转变：系统不会因变得更复杂而减速，反而会加速。这意味着，架构中添加的量子比特越多，计算机的性能就越快。

该研究在理论上证明了其可行性；现在，团队的下一个挑战是构建一个工作模型，将这些量子电池变为现实。

"尽管量子电池仍是一项新兴技术，需要进一步发展，但这种方法为量子计算的未来创造了令人兴奋的可能性，"Quach博士说。这不仅是一次单纯的计算升级，更标志着进入了量子能源领域。如果他们成功，下一代超级计算机将既更快又能自我维持。

在未来几年，这项技术可能重塑计算、医药、能源、金融、通信及许多其他领域。相关研究成果已于1月26日发表在《物理评论X》（PRX）期刊上。

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