量子电池作为量子物理与能源科学的交叉前沿，其核心目标是利用量子叠加、纠缠等独特资源，突破经典储能与充电模式的极限，实现更高功率、更高效率的能量存储与提取。然而，当前研究多集中于离散能级的量子比特系统，其充电往往需要严格的共振条件，且无线充电距离受量子纠缠脆弱的限制，难以满足实际微型化器件的需求。与此同时，如何在更接近真实环境的开放耗散系统中有效充电并提取可用功，仍是该领域悬而未决的问题。
近日，我校物理学院李冠强课题组在《Frontiers of Physics》发表题为“Continuous variable quantum battery with wireless and remote charging” 的研究成果。该研究系统性地提出并研究了一种基于两个耦合LC回路的连续变量量子电池无线远程充电方案。通过严谨的理论建模与数值模拟，揭示了在连续变量体系中，非共振充电的独特优势、量子相干性相对于纠缠显示出更关键的主导作用，以及在热环境中实现能量提取的全新物理机制。这项研究不仅为量子电池的设计开辟了新路径，其基于成熟电磁耦合的原理也使得方案兼具简洁性与实用性，为未来微型量子器件的供能提供了富有潜力的解决方案。
研究亮点主要有：（1）突破共振限制：非共振充电的优势。传统量子比特电池的充电，类似于调谐收音机至特定频率，需要电池与充电器的能级精密匹配（共振）以达到最佳能量转移。本研究发现，在连续变量（谐振子）系统中，这一规则被打破。当电池的本征频率高于充电器的频率时，系统反而能获得更多的可提取功。（2）解密量子资源：相干性主导，而非纠缠。量子纠缠曾被认为是量子电池性能提升的关键。然而，本研究通过对系统量子态的细致追踪，得到了一个更清晰的结论：在论文所讨论的模型中，对于可提取功的产生，量子相干性的贡献远大于量子纠缠。（3）化热为功：双耦合协同开启环境充电新机制。当系统中同时存在旋转波耦合与反旋转波耦合时，两者会形成一种精巧的竞争与协作。这种相互作用能将原本无序的热激发，转化为电池中具有一定有序度的量子相干性，从而产生非零的可提取功。（4）面向现实：更远的距离与可行的设计。在应用层面，该方案展现出显著优势。其无线充电基于LC回路间的电感与电容耦合，这种耦合强度虽随距离衰减，但其物理机制（电磁感应）本身比基于量子纠缠的远程充电更为稳健。通过优化电路设计（如特定几何排列的平行板电容器和线圈），研究团队在理论上验证了在微米尺度上实现有效耦合的可行性，其预估的无线操作距离已超越当前多数量子比特电池方案。
此前，该课题组已在《Chinese Physics B》上发表过另外一项创新性研究成果[2]，被波兰和美国的研究团队在《Physical Review Letters》上引用报道。
论文信息：
[1] Continuous-variable quantum battery with wireless and remote charging, Jun Wen, Zheng Wen, Ping Peng, and Guan-Qiang Li, Frontiers of Physics 2026, 21(10): 102201.
DOI:10.15302/frontphys.2026.102201
[2] Dicke–Ising quantum battery of an ion chain driven by a mechanical oscillator, Jun Wen, Zheng Wen, Ping Peng, and Guan-Qiang Li, Chinese Physics B 2025, 34(10): 100302.
DOI: 10.1088/1674-1056/add50d
（核稿：罗道斌 编辑：刘倩）
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