1秒內瞬間充飽手機,超級量子電池將問世
1秒內瞬間充飽手機,超級量子電池將問世

不論是手機、筆電、平板與相機,在功能競賽中,「續航力」肯定是各家廠牌爭相塗上螢光筆的重點,充一次電能使用越久越好,充電的時間,則是越短越好。

澳洲阿德萊德大學(University of Adelaide)研究人員正在研發全球第一款「量子電池(quantum battery)」,號稱只需不到一秒的時間就能完成充電,甚至大型的電池,還能成為新能源儲存的新解決方案,隨著量子物理學的進展,將會顛覆整個產越以及民眾生活的想像。

不到一秒就能完成充電

雖然近年電池的技術日益革新,核心技術仍是基於18世紀與19世紀發展至今的電化學原理,隨著量子理論研究逐步精進,電池的樣貌將迎來截然不同的想像。

澳洲阿德萊德大學(University of Adelaide)的量子物理學專家詹姆斯奎克(James Quach)博士,目前正在將量子電池從理論轉化為實際產品,第一階段的目標,是要做出適合小型電子裝置的量子電池,取代手錶、手機、iPad、電腦內的傳統電池,終極目標是要打造出大型的量子電池,作為新的能源替代方案。

James Quach
量子物理學專家 James Quach博士,目前正在將量子電池從理論轉化為實際產品。
圖/ James Quach via Twiter

目前傳統的充電方式,至少需要半小時至一小時以上才能完成,量子電腦將能完全顛覆人們對於「充電」這件事情的想像。奎克博士表示,當擁有的量子電池數量越多,充電的效率就可以提高,例如一個量子電池需要1小時充飽、兩個時間就能縮短到半小時、3個20分鐘充飽,以此類推,因此若結合1,000個量子電池,只需要不到1秒鐘就能完成充電。

理論走向現實,量子糾纏是關鍵

第一次出現量子電池的概念是在2013年,不過一直都處於純理論階段,雖著研究成果的推進,許多物理學家都認為,量子電池是現階段最可能從理論上獲得實際成果的量子項目之一,全球第一個量子電池,預計最快在6個月內就會有初步成果。

而量子電池之所以充電速度這麼快,關鍵就在於「量子糾纏(quantum entanglement)」理論,指的是當幾個粒子在彼此交互作用後,由於各個粒子所擁有的特性已綜合成為整體性質,無法單獨描述各個粒子的性質,「當兩個物件糾纏在一起,這意味著他們的個人特性被共享,某種程度上,會失去自己的獨特性,也因此可以加速電池的充電過程。」

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量子電池是現階段最可能從理論上獲得實際成果的量子項目之一,全球第一個量子電池,預計最快在6個月內就會有初步成果。
圖/ shutterstock

不過還有許多困難必須克服,奎克博士表示:「糾纏是非常脆弱的,需要極特殊的環境,像是超低溫度、獨立的系統,一但環境條件改變,糾纏現象就會消失。」除了可以讓一般消費性電子產品充電速度加快,奎克博士認為,量子電池將能驅動再生能源,能在不受天候影響下,不間斷的持續製造出新的能源,大型的量子電池還能成為未來解決新能源儲存問題的終極方案,奎克博士最後也在研究報告中寫到:「我對於量子電池的理論非常興奮。」

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總統科學獎揭曉!梁賡義院士、葉均蔚院士用創新與堅持,寫下臺灣科學光輝新頁
總統科學獎揭曉!梁賡義院士、葉均蔚院士用創新與堅持,寫下臺灣科學光輝新頁

【總統科學獎】宗旨在於提升臺灣在國際學術界之地位,獎勵數理科學、生命科學、人文及社會科學、工程科學在國際學術研究上具創新性且貢獻卓著之學者,尤以對臺灣社會有重大貢獻之基礎學術研究人才為優先獎勵對象。

2025年11月11日,總統科學獎頒獎典禮於總統府正式舉行。2001年設立、每2年頒發1次的總統科學獎,今年已邁入第13屆,本屆的2位獲獎者,分別是生命科學組的院士梁賡義、工程科學組的院士葉均蔚。2位臺灣的科研泰斗,不僅全心全意投入創新,更樹立了典範,成為所有科研人員的榜樣。

總統賴清德在致詞時,引用諾貝爾和平獎得主曼德拉(Nelson Mandela)的話指出:「在事情完成之前,一切都看似不可能。這說明了2位院士的故事,他們對未知世界保持熱情、好奇,認真從基礎研究做起,並堅持努力到最後一刻,成功終將屬於他們。」

2025年總統科學獎得主,生命科學組 梁賡義 院士(右)、工程科學組 葉均蔚 院士(左)。
2025年總統科學獎得主,生命科學組 梁賡義 院士(右)、工程科學組 葉均蔚 院士(左)。
圖/ 數位時代

梁院士開創廣義估計方程式 ,加速新藥問世,造福千萬病患

從數學跨足生物統計、再投身高等教育與國家衛生的梁院士,從小就喜歡數學的嚴謹,在美國華盛頓大學攻讀博士期間,因為接觸到當時炙手可熱的「存活分析」,進而對生物統計產生興趣,「投入『生物統計』是條不歸路,因為我發現,統計工具的發展,可以對人類健康有間接幫助。」後來,他前往美國約翰霍普金斯大學任教,又與同事Scott Zeger研發出新的統計方法「廣義估計方程式」,突破了傳統分析方法必須假設所有樣本獨立的侷限,讓長期追蹤資料的解讀更嚴謹,也成為全球健康研究不可或缺的工具。

梁院士研究做得出色,卻不只將心力擺在學術上,他更心心念念著臺灣的發展,持續關心高等教育、國家衛生等領域。他在美國任教的28年間,幾乎年年暑假,都返國舉辦研討會,分享國際生物統計和流行病學的新知。2010年,他乾脆辭去教職,回臺擔任國立陽明大學校長,將陽明大學打造成醫學、人文並重的全人大學。

數位時代
賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」殊榮予梁院士。
圖/ 數位時代

2017年,他又接下國家衛生研究院院長一職,並在新冠肺炎爆發期間,擔任中央流行疫情指揮中心研發組組長,與阿斯特捷利康(AstraZeneca)簽約,採購1千萬劑疫苗,完成防疫任務,「所以獲得總統科學獎,不僅是個人的榮耀,更是國家對全人教育的推動、公共衛生實踐,以及任務導向的研究重要性的肯定。能在其中有一些貢獻,我深感榮幸。」

高熵合金之父葉院士,堅持不懈打破材料學定律

被譽為「高熵合金之父」的葉院士,打破材料學界以1~2種主元素為基底的傳統,開創出能讓數十種元素混合的「高熵合金」,為元素週期表注入嶄新生命力,在半導體、智慧機械、綠能科技、國防與生醫等領域帶來突破性的應用。過去合金多以單一金屬為主,再加入少量元素微調性質,金屬種類愈多反而愈脆、延展性與硬度下降,使應用受限;然而高熵合金卻反其道而行,以4、5種以上金屬融合,展現出更佳的延展性、耐腐蝕性與硬度,重新定義合金的可能性。

令人驚訝的是,30年前葉院士提出高熵合金構想時,曾被質疑「觀念錯誤、毫無可能」。他不畏質疑,透過紮實的實驗與論證,於2004年一口氣發表5篇高熵材料論文,為高熵合金命名、定義並奠定理論基礎,後續更平均每年發表逾10篇研究,提出高熵效應、嚴重晶格扭曲效應、緩慢擴散效應與雞尾酒效應等核心概念,開創全新的材料科學典範。

數位時代
賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」殊榮予葉院士。
圖/ 數位時代

如今,高熵合金不只在學界掀起熱潮,更成功落地產業。「學以致用非常重要!」葉院士強調,學術研究不該停留在象牙塔,而應投入產業、協助解決關鍵瓶頸。他不僅與國立清華大學共同成立「高熵材料研發中心」,也創辦全球首家高熵材料公司,推動技術轉移與產業升級,讓高熵合金真正走向世界舞臺。

所有總統科學獎得獎人的科學成就及重要貢獻,不僅提升臺灣學術聲譽及國際競爭力,對於增進人類生活福祉更有深遠的影響,實為臺灣學術界的最高典範。而本屆梁院士、葉院士2位得獎人終身投入科學探索、人才培育的成果,嘉惠了整個社會,更成就跨世代的深遠影響,為臺灣科學寫下光輝一頁。

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