Baterai bisa terisi dengan sangat cepat tanpa kehilangan sedikit pun energi, bukan karena reaksi kimia, tapi karena hukum fisika kuantum.
Ilustrasi dibuat oleh AI.Ringkasan
- Ilmuwan kembangkan model quantum battery yang memanfaatkan sifat topologi dan mekanika kuantum.
- Dissipation (hilangnya energi), yang biasanya dianggap merugikan, justru bisa meningkatkan daya pengisian baterai kuantum.
- Studi ini membuka jalan bagi terciptanya perangkat penyimpanan mikro berperforma tinggi.
TIM peneliti dari RIKEN Center for Quantum Computing, Jepang, dan Huazhong University of Science and Technology, Cina, baru saja mempublikasikan hasil riset mereka di jurnal Physical Review Letters.
Mereka memperkenalkan konsep “baterai kuantum topologis”, sistem penyimpanan energi generasi baru yang bekerja dengan prinsip-prinsip kuantum dan topologi—dua cabang fisika paling abstrak dan canggih saat ini.
Berbeda dari baterai biasa yang mengandalkan reaksi kimia, baterai kuantum menyimpan dan melepaskan energi melalui fenomena seperti superposisi, entanglement, dan koherensi.
Dengan kata lain, baterai ini memanfaatkan “keanehan” dunia kuantum untuk bekerja jauh lebih efisien—secara teori bisa mengisi daya jauh lebih cepat dan menyalurkan energi tanpa banyak kehilangan.
Konsep “topologis” di sini menambahkan keunggulan baru, di antaranya sifat-sifat bahan yang tetap stabil bahkan jika bentuk atau struktur fisiknya berubah.
Jadi, walau sistemnya mengalami gangguan atau “kerusakan kecil”, performanya tetap tangguh, ideal untuk perangkat berukuran nano atau jaringan komunikasi kuantum masa depan.
Namun, membuat baterai kuantum yang benar-benar berfungsi di dunia nyata bukan perkara mudah.
Tantangan terbesarnya adalah dekoherensi, hilangnya sifat kuantum akibat gangguan lingkungan seperti panas, getaran, atau kebisingan acak. Ini membuat sistem kehilangan kemampuan superposisi dan entanglement, alias performanya jeblok.
Dalam sistem fotonik biasa (yang memakai cahaya untuk membawa energi), masalah makin rumit karena adanya dispersi foton, cahaya yang menyebar dan kehilangan fokus saat merambat.
Akibatnya, energi jadi tidak efisien untuk disimpan.
Tim RIKEN dan Huazhong menemukan jalan keluar unik dengan menggabungkan konsep topologi ke dalam desain baterai kuantum.
Mereka menggunakan photonic waveguide (semacam jalur optik bagi cahaya) yang memiliki sifat topologis—artinya, tahan terhadap gangguan struktur.
Dengan cara ini, energi bisa dikirim jarak jauh tanpa kehilangan daya. Bahkan yang lebih mengejutkan, mereka menemukan bahwa “dissipation” (hilangnya energi) yang selama ini dianggap musuh.
Itu ternyata bisa meningkatkan daya pengisian dalam kondisi tertentu! Artinya, sedikit kebocoran justru dapat membuat baterai bekerja lebih cepat sementara waktu.
Menurut Zhi-Guang Lu, penulis utama riset ini, temuan tersebut membuka jalan bagi penyimpanan energi mikro berperforma tinggi.
“Dengan mengatasi keterbatasan akibat jarak dan kehilangan energi, kami berharap penelitian ini mempercepat langkah menuju penerapan baterai kuantum di dunia nyata,” ujarnya.
Cheng Shang, peneliti senior dalam tim tersebut, menambahkan, “Langkah selanjutnya adalah menjembatani teori dan praktik—agar teknologi ini benar-benar bisa diterapkan dalam perangkat kuantum masa depan.”
Bayangkan dunia di mana ponsel, komputer, hingga satelit bertenaga baterai kuantum yang mengisi daya secepat kedipan mata dan bertahan jauh lebih lama tanpa degradasi energi.
Disadur dari SciTech Daily.
إرسال تعليق