Ilmuwan dari badan sains nasional Australia, CSIRO, berhasil membuat prototipe baterai kuantum yang menantang prinsip dasar baterai konvensional. Alih-alih membutuhkan waktu lebih lama ketika ukurannya diperbesar, perangkat ini justru dapat mengisi energi lebih cepat berkat efek kuantum yang membuat molekul-molekulnya bekerja secara kolektif.
Eksperimen tersebut juga menunjukkan bahwa energi yang tersimpan mulai dapat diubah menjadi arus listrik. Temuan ini belum berarti baterai kuantum siap menggantikan baterai lithium-ion di ponsel atau mobil listrik, tetapi menjadi langkah penting menuju sistem penyimpanan energi berbasis fenomena kuantum yang benar-benar fungsional.
Bagaimana baterai kuantum CSIRO bekerja?
Prototipe ini dikembangkan oleh ilmuwan kuantum James Quach bersama timnya. Perangkat tersebut menggunakan rongga optik berukuran mikroskopis, dengan dua cermin kecil yang ditempatkan sekitar 100 nanometer atau kira-kira seribu kali lebih tipis dari rambut manusia. Ruang di antara kedua cermin kemudian diisi molekul pewarna organik dan disinari laser.
Interaksi antara cahaya dan molekul menghasilkan keadaan gabungan cahaya-materi yang disebut polariton. Sistem ini memunculkan fenomena superabsorpsi, yakni kondisi ketika molekul tidak lagi menyerap energi secara sendiri-sendiri, melainkan bertindak sebagai satu kesatuan. Dampaknya cukup berlawanan dengan baterai biasa: semakin banyak molekul yang digunakan, semakin cepat energi dapat diserap.
Pengisian sangat cepat, tetapi kapasitas masih amat kecil
Menurut hasil eksperimen, prototipe tersebut mampu mengisi energi dalam hitungan femtodetik. Energi itu dapat bertahan selama nanodetik, atau sekitar satu juta kali lebih lama dibandingkan waktu yang dibutuhkan untuk mengisinya. Skala waktunya memang mengesankan, tetapi tidak boleh disamakan dengan daya tahan baterai konsumen yang digunakan selama berjam-jam atau berhari-hari.
Kapasitas energinya masih berada di kisaran beberapa miliar elektron-volt, jumlah yang sangat kecil untuk kebutuhan perangkat sehari-hari. Karena itu, teknologi ini masih jauh dari penerapan pada smartphone, laptop, maupun kendaraan listrik. Tantangan terbesarnya bukan hanya menyimpan energi, tetapi juga mengeluarkannya secara stabil, terkendali, dan berguna dalam rangkaian listrik.
Peluang awal ada di komputer kuantum
Salah satu keunggulan desain CSIRO adalah kemampuannya bekerja pada suhu ruang. Beberapa rancangan baterai kuantum lain mengandalkan material superkonduktor yang harus dijaga pada suhu di bawah sekitar minus 150 derajat Celsius. Kebutuhan pendinginan ekstrem membuat desain tersebut lebih sulit diterapkan di luar laboratorium khusus.
Karena itu, penggunaan awal yang paling masuk akal kemungkinan berada di lingkungan komputer kuantum. James Quach menilai baterai kuantum berpotensi membantu mengurangi konsumsi energi, mempercepat operasi, dan menekan kesalahan pada komputer kuantum. Namun, efek kuantum sangat rapuh dan mudah terganggu lingkungan, sehingga pengembangan menuju sistem praktis masih panjang.
Tim peneliti masih menganalisis hasil ekstraksi arus listrik dan berencana menerbitkan detailnya dalam makalah ilmiah. Peneliti lain juga mengeksplorasi desain hibrida yang memadukan komponen kuantum untuk pengisian cepat dengan lapisan konvensional untuk menyimpan energi lebih lama. Jadi, keunikan baterai ini bukan terletak pada kapasitas yang sudah besar, melainkan pada demonstrasi bahwa memperbesar sistem dapat membuat proses pengisian semakin cepat.
