Cekricek.id - Masa depan penyimpanan energi mungkin akan mengalami revolusi dengan kemunculan baterai kuantum, sebuah inovasi yang berani mengesampingkan hukum kausalitas konvensional. Penelitian terkini menunjukkan potensi luar biasa dari teknologi ini, yang tidak hanya menawarkan kecepatan pengisian yang lebih cepat tetapi juga efisiensi yang tak tertandingi.
Berbeda dengan baterai konvensional yang mengandalkan konversi energi listrik menjadi energi kimia melalui proses melibatkan jumlah elektron yang sangat besar, baterai kuantum memperkenalkan pendekatan radikal.
Sebuah eksperimen prinsip-prinsip yang baru-baru ini dijalankan mengungkap bagaimana efek kuantum yang aneh dapat mendorong baterai untuk mengisi lebih cepat dengan menyamarkan batas antara sebab dan akibat, seperti yang dilaporkan dalam jurnal "Physical Review Letters" tanggal 14 Desember.
Dalam mekanika kuantum, hubungan antara sebab dan akibat tidak selalu linier. "Biasanya, jika peristiwa A terjadi terlebih dahulu dan menyebabkan peristiwa B, maka dianggap bahwa B tidak dapat sekaligus menjadi penyebab A," ujar Yuanbo Chen, fisikawan dari Universitas Tokyo.
Namun, kemajuan teori fisika baru-baru ini menyarankan bahwa dalam skenario tertentu, 'A menyebabkan B' dan 'B menyebabkan A' dapat terjadi secara bersamaan.
Konsep superposisi kuantum memungkinkan partikel untuk berada dalam berbagai keadaan sekaligus, hingga mereka diamati dan memilih keadaan tertentu. Sifat apa pun dari objek kuantum bisa berada dalam superposisi, yakni percampuran probabilistik dari semua keadaan yang mungkin, yang hanya berubah menjadi hasil pasti ketika objek tersebut diamati.
Pengamatan ini mendorong fisikawan untuk melakukan eksperimen yang bertentangan dengan intuisi kita tentang apa yang mungkin terjadi, termasuk eksperimen di mana satu partikel bisa ada dan tidak ada di banyak tempat secara bersamaan.
Lebih lanjut, superposisi tidak hanya membingungkan persepsi kita tentang ruang, tetapi juga tentang kausalitas. Pada tahun 2009, fisikawan menggunakan perangkat yang disebut saklar kuantum untuk mengamati fenomena yang disebut urutan kausal tidak pasti.
Dengan mengirimkan partikel cahaya, atau foton, melalui dua jalur yang berbeda, mereka membuat foton tersebut terbagi menjadi dua versi - satu yang mengikuti jalur pertama, dan yang lain jalur kedua.
Bergantung pada jalur yang diambil foton, fisikawan menerapkan dua proses berbeda dalam urutan yang berbeda. Hasilnya adalah foton dengan kausalitas yang tercampur aduk: berada dalam superposisi kuantum di mana kedua urutan peristiwa tersebut benar.
"Bayangkan kita memiliki dua proses: A dan B," jelas Chen. "Dengan saklar kuantum, Anda dapat membuat superposisi (Pertama menerapkan A kemudian B) dan (Pertama menerapkan B kemudian A)."
Chen dan timnya penasaran apakah mereka bisa menggabungkan ini ke dalam baterai kuantum, sebuah perangkat yang secara teoritis dapat menyimpan energi foton dan mengisi lebih cepat daripada baterai elektrokimia konvensional.
Mereka membandingkan tiga metode pengisian: menghubungkan dua pengisi daya ke baterai secara berurutan, simultan, atau dalam superposisi yang membuat urutan input tidak dapat ditentukan.
Perhitungan mereka menunjukkan bahwa metode super posisi memungkinkan pengisi daya dengan daya rendah yang kausalnya tercampur aduk untuk memberikan energi lebih efisien daripada pengisi daya berdaya tinggi konvensional.
Mereka melanjutkan perhitungan mereka dengan eksperimen prinsip-prinsip menggunakan cahaya. Dengan mengirimkan foton melalui saklar kuantum dengan dua jalur yang mungkin, para peneliti membagi partikel cahaya menjadi dua versi yang berbeda, masing-masing melalui jalur yang berbeda.
Setelah itu, mereka menguji cahaya dengan dua input yang akan mempolarisasikannya dalam urutan yang berbeda (A kemudian B atau B kemudian A) berdasarkan jalur yang diambil. Para peneliti mengukur polarisasi pada akhirnya dan menemukan bahwa foton individu telah tercampur kausalnya.
Baca juga: Perangkap Enchilada: Terobosan Baru untuk Komputer Kuantum Masa Depan
Setelah menguji protokol mereka, para ilmuwan mengatakan tantangan selanjutnya adalah menciptakan baterai kuantum fisik yang dapat menyimpan muatan. Namun, bukti eksperimental pertama untuk baterai kuantum baru dipublikasikan tahun lalu, sehingga realisasi penuhnya mungkin tidak akan terjadi dalam waktu dekat.
"Mengingat situasi saat ini yang ditandai oleh upaya eksperimental terbatas dan eksplorasi teoritis yang sedang berlangsung di ranah baterai kuantum, menantang untuk memperkirakan garis waktu pasti untuk mencapai hasil yang konklusif," kata Chen.
