Courtesy of InterestingEngineering

Penemuan Baru: Mesin Kuantum Bisa Lampaui Batas Efisiensi Mesin Panas Tradisional

Menunjukkan bahwa prinsip limit efisiensi mesin panas Carnot dapat dilampaui pada skala kuantum karena adanya korelasi kuantum, sehingga membuka peluang untuk teknologi mesin kuantum ultra efisien di tingkat atomik.

17 Okt 2025, 01.24 WIB

319 dibaca

Ikhtisar 15 Detik

Penelitian ini menunjukkan bahwa mesin kuantum dapat melebihi batas efisiensi yang ditetapkan oleh prinsip Carnot.
Korrelasi kuantum pada skala atom dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi yang lebih efisien.
Potensi teknologi baru, termasuk motor kuantum dan nanobot medis, dapat muncul dari pemahaman yang lebih baik tentang hukum fisika pada tingkat atom.

Stuttgart, Jerman - Para peneliti dari Universitas Stuttgart di Jerman menemukan bahwa hukum termodinamika yang dikembangkan oleh Carnot tidak berlaku sepenuhnya pada objek skala atomik. Mereka membuktikan bahwa mesin kuantum berskala sangat kecil dapat melebihi batas maksimum efisiensi yang selama ini dianggap mutlak dan tidak bisa dilampaui oleh mesin panas apapun.

Prinsip Carnot yang sudah digunakan selama dua abad ini sebenarnya didasarkan pada sistem besar dan makroskopis, seperti turbin uap. Namun, sistem kuantum kecil menunjukkan perilaku yang berbeda karena adanya korelasi antar partikel yang tidak bisa dijelaskan oleh hukum fisika biasa.

Di skala kuantum, energi panas dan juga korelasi antar partikel bisa diubah menjadi kerja yang berguna. Hal ini membuat mesin kuantum mampu menghasilkan lebih banyak output dan efisiensi kerja yang lebih tinggi dibanding yang sebelumnya diperkirakan.

Temuan ini membuka peluang untuk pengembangan mesin dan motor ultra kecil yang bisa beroperasi sangat efisien pada tingkat atomik. Mesin ini dapat memiliki aplikasi luas, misalnya untuk nanobot medis yang dapat beroperasi dalam tubuh manusia atau mesin yang juga mampu mengatur proses material sampai tingkat atom.

Penelitian ini memperdalam pemahaman kita tentang fisika di tingkat terkecil dan mengarah pada kemungkinan pembuatan teknologi masa depan yang memanfaatkan efek kuantum untuk mencapai efisiensi jauh lebih tinggi dibanding teknologi yang selama ini kita kenal.

Referensi:
[1] https://interestingengineering.com/science/atomic-engines-created-power-future-nanobots

Analisis Ahli

John Preskill

"Penemuan ini menyoroti pentingnya efek korelasi kuantum dalam termodinamika dan bisa menjadi landasan bagi pengembangan teknologi kuantum yang jauh lebih canggih dan efisien."

Vlatko Vedral

"Mengintegrasikan korelasi kuantum dalam hukum termodinamika membuka konsep baru yang fundamental dan dapat memperluas aplikasi praktis mesin kuantum di masa depan."

Analisis Kami

"Penemuan ini mengubah cara kita memahami batas maksimal efisiensi dalam sistem termodinamika ketika memasuki ranah kuantum, menantang dogma yang sudah lama berlaku. Ini adalah lompatan besar yang dapat menginspirasi inovasi teknologi di bidang nanomotor dan mesin kuantum yang sebelumnya tidak mungkin."

Prediksi Kami

Mesin kuantum ultra efisien di tingkat atomik akan dikembangkan dan mungkin mengubah industri teknologi dengan aplikasi di nanoteknologi, medis, dan pemrosesan material.

Pertanyaan Terkait

Siapa yang melakukan penelitian tentang batasan efisiensi mesin kuantum?

Penelitian dilakukan oleh Eric Lutz dan Milton Aguilar di Universitas Stuttgart.

Apa prinsip Carnot yang ditemukan oleh Nicolas Léonard Sadi Carnot?

Prinsip Carnot menyatakan bahwa tidak ada mesin panas yang dapat memiliki efisiensi lebih tinggi daripada mesin yang dapat beroperasi secara reversibel antara dua reservoir panas.

Apa yang ditemukan oleh para peneliti terkait efisiensi pada skala atom?

Para peneliti menemukan bahwa mesin kuantum dapat melebihi batas efisiensi yang ditetapkan oleh prinsip Carnot.

Mengapa prinsip Carnot perlu diperluas untuk objek pada skala atom?

Prinsip Carnot awalnya dikembangkan untuk objek makroskopik, sedangkan penelitian ini menunjukkan perlunya penyesuaian untuk objek pada skala atom yang memiliki korrelasi kuantum.

Apa potensi teknologi yang bisa dikembangkan berdasarkan penelitian ini?

Teknologi seperti motor kuantum ultra-efisien dan nanobot medis dapat dikembangkan berdasarkan penelitian ini.