Peneliti dari Pusat Komputasi Kuantum RIKEN Jepang dan Universitas Ilmu dan Teknologi Huazhong China telah mengembangkan model teoretis untuk baterai kuantum topologis. Desain ini memanfaatkan pandu gelombang fotonik untuk memungkinkan transfer energi efisien jarak jauh tanpa disipasi. Temuan ini menunjukkan kemajuan potensial dalam penyimpanan energi nanoskala dan perangkat kuantum.
Dalam sebuah studi yang diterbitkan di Physical Review Letters, ilmuwan Zhi-Guang Lu, Guoqing Tian, Xin-You Lü, dan Cheng Shang menguraikan pendekatan baru untuk baterai kuantum. Perangkat ini menyimpan energi menggunakan fenomena kuantum seperti superposisi, keterkaitan, dan koherensi, menawarkan keuntungan seperti pengisian lebih cepat dan efisiensi lebih tinggi dibandingkan baterai tradisional.
Sistem kuantum tradisional menghadapi hambatan signifikan, termasuk kehilangan energi melalui dekoherensi dan disipasi, terutama di pandu gelombang fotonik non-topologis di mana ketidaksempurnaan menyebabkan foton tersebar. Peneliti mengatasi ini dengan memasukkan sifat topologis —fitur struktural yang bertahan meskipun ada lengkungan atau putaran— ke dalam desain baterai. Ini memungkinkan transfer energi hampir sempurna dan kekebalan terhadap disipasi ketika sumber pengisian dan baterai berada di situs yang sama, terbatas pada sublattice tunggal.
Penemuan menarik adalah bahwa disipasi, yang biasanya merugikan, dapat sementara meningkatkan daya pengisian ketika melebihi tingkat kritis, menantang asumsi sebelumnya tentang kehilangan energi.
"Penelitian kami memberikan wawasan baru dari perspektif topologis dan memberi petunjuk menuju realisasi perangkat penyimpanan mikro-energi berkinerja tinggi. Dengan mengatasi keterbatasan kinerja praktis baterai kuantum yang disebabkan oleh transmisi energi jarak jauh dan disipasi, kami berharap mempercepat transisi dari teori ke aplikasi praktis baterai kuantum," kata Zhi-Guang Lu, penulis pertama.
"Melihat ke depan," tambah Cheng Shang, penulis koresponden, "kami akan terus bekerja untuk menjembatani kesenjangan antara studi teoretis dan penerapan praktis perangkat kuantum —membuka era kuantum yang telah lama kami bayangkan."
Pekerjaan ini menjanjikan aplikasi dalam penyimpanan energi nanoskala, komunikasi kuantum optik, dan komputasi kuantum terdistribusi, di tengah kebutuhan yang semakin besar untuk solusi energi berkelanjutan.