 |
| Image by Garik Barseghyan from Pixabay |
CoA - Baterai bisa mengisi daya dengan memanfaatkan efek kuantum yang dikenal sebagai urutan sebab dan akibat yang tidak pasti, di mana hukum sebab dan akibat bercampur aduk dan daya dapat bergerak melalui sistem lebih cepat.
Penelitian menunjukkan bahwa baterai kuantum di masa depan dapat mengisi daya dengan melanggar hukum sebab akibat konvensional. Baterai konvensional mengisi daya dengan mengonversi energi listrik menjadi energi kimia pada skala jumlah elektron yang sangat besar.
Namun, dalam sebuah eksperimen bukti konsep baru, peneliti telah menunjukkan bagaimana efek kuantum aneh dapat menghasilkan baterai yang mengisi daya lebih cepat dan dengan lebih efisien dengan mencampuradukkan sebab dan akibat, seperti yang dilaporkan dalam jurnal Physical Review Letters pada 14 Desember.
Sebab akibat, atau hubungan antara sebab dan akibat, tidak selalu lurus dalam mekanika kuantum, aturan aneh yang mengatur dunia yang sangat kecil.
"Pada umumnya, jika peristiwa A terjadi terlebih dahulu dan menyebabkan peristiwa B, diasumsikan bahwa B tidak dapat sekaligus menyebabkan A," kata co-first author Yuanbo Chen, fisikawan di University of Tokyo, kepada Live Science. "Namun, kemajuan terbaru dalam fisika teoretis mengusulkan bahwa dalam kerangka tertentu, skenario di mana 'A menyebabkan B' dan 'B menyebabkan A' dapat secara bersamaan benar."
Prinsip superposisi kuantum memungkinkan partikel untuk eksis dalam banyak keadaan berbeda sekaligus, setidaknya sampai mereka diamati dan "memilih" keadaan untuk mendarat.
Sifat apa pun dari objek kuantum (seperti momentum, lokasi, atau, dalam kasus terkenal dari kucing hipotetis Erwin Schrödinger, apakah hidup atau mati) dapat eksis dalam superposisi - gundukan probabilitas dari setiap keadaan yang hanya runtuh menjadi hasil pasti ketika objek dilihat.
Realisasi ini telah mendorong fisikawan untuk melakukan berbagai eksperimen aneh yang melanggar intuisi kita tentang apa yang seharusnya mungkin, termasuk eksperimen di mana sebuah partikel tunggal dapat eksis dan tidak eksis di banyak tempat yang berbeda pada saat yang sama.
Namun, superposisi tidak hanya mengganggu rasa ruang yang intuitif, tetapi juga mencampur adukkan rasa sebab akibat kita. Pada tahun 2009, fisikawan menggunakan perangkat yang disebut sakelar kuantum untuk mengamati fenomena yang disebut urutan sebab akibat yang tidak pasti. Dengan mengirimkan partikel cahaya, atau foton, ke bawah sepasang jalur yang berbeda, fisikawan menyebabkannya terbelah menjadi dua versi mungkin dari dirinya sendiri - satu yang melalui jalur pertama, dan yang lainnya jalur kedua.
Kemudian, tergantung pada jalur yang diambil foton, fisikawan menerapkan dua proses yang berbeda dalam urutan yang berbeda tergantung pada jalurnya. Hasilnya adalah foton yang memiliki urutan sebab akibat yang bercampur aduk: ia berada dalam superposisi kuantum di mana kedua urutan peristiwa itu benar.
"Katakanlah kita memiliki dua proses: A dan B," kata Chen. "Dengan sakelar kuantum, Anda dapat membuat superposisi dari (Pertama terapkan A dan kemudian B) dan (Pertama terapkan B dan kemudian A)."
Chen dan rekan-rekannya bertanya-tanya apakah mereka bisa menggabungkan ini ke dalam baterai kuantum, sebuah perangkat yang diusulkan yang teoretisnya dapat menyimpan energi foton dan mengisi daya lebih cepat daripada baterai elektrokimia konvensional.
Mereka membandingkan tiga metode pengisian: menghubungkan dua pengisi daya ke baterai secara berurutan, secara simultan, atau dalam suatu superposisi yang membuatnya tidak mungkin mengetahui urutan input. Perhitungan mereka menunjukkan bahwa metode superposisi akan memungkinkan pengisi daya yang tercampur aduk sebab akibat dengan daya rendah untuk memberikan lebih banyak energi secara lebih efisien daripada pengisi daya berdaya tinggi konvensional.
Mereka melanjutkan perhitungan mereka dengan eksperimen bukti konsep menggunakan cahaya. Dengan mengirimkan foton melalui sakelar kuantum dengan dua jalur yang mungkin, para peneliti membelah partikel cahaya menjadi dua versi mungkin dari dirinya sendiri, masing-masing menempuh jalur yang berbeda.
Kemudian, setelah memaparkan cahaya pada dua input yang akan mempolarisasi mereka dalam urutan yang berbeda (A kemudian B atau B kemudian A) berdasarkan jalur yang mereka tempuh, para peneliti mengukur polarisasi di akhir dan menemukan bahwa foton individu telah diaduk secara sebab akibat.
Setelah menguji protokol mereka, ilmuwan mengatakan tantangan berikutnya adalah menciptakan baterai kuantum fisik yang dapat menyimpan daya. Namun, bukti eksperimental pertama untuk baterai kuantum baru saja dipublikasikan tahun lalu, jadi mungkin tidak akan terjadi dalam waktu dekat.
"Dengan situasi saat ini yang ditandai oleh upaya eksperimental yang terbatas dan eksplorasi teoretis yang terus berlanjut dalam ranah baterai kuantum, sulit untuk memperkirakan jangka waktu yang tepat untuk mencapai hasil yang pasti," kata Chen.
Sumber: https://www.livescience.com/technology/electronics/quantum-batteries-could-charge-faster-by-scrambling-the-rules-of-cause-and-effect