Para insinyur dari Adelaide University, Australia, berhasil mengembangkan pendekatan baru dalam TEKNOLOGI sensor kuantum untuk meningkatkan ketepatan pengukuran medan magnet. Penelitian yang diterbitkan dalam jurnal Physical Review Applied pada 26 Oktober 2026 ini menghadirkan inovasi pada perangkat superconducting quantum interference device atau SQUID. Melalui penggunaan rangkaian superkonduktor dengan susunan khusus, peneliti menemukan cara mengukur medan magnet absolut tanpa mengorbankan sensitivitas sensor. Temuan tersebut berpotensi mendukung perkembangan pencitraan otak, diagnosis medis, komunikasi radio, serta perangkat pengukuran elektromagnetik generasi berikutnya. Meskipun masih membutuhkan pengujian lanjutan, inovasi ini membuka peluang pengembangan sensor kuantum yang lebih efisien dan mudah diproduksi.
Universitas Adelaide+1
Inovasi Sensor Kuantum dari Australia untuk Pengukuran Lebih Akurat
Kajian ilmiah yang dikerjakan oleh kelompok peneliti Adelaide University menjadi salah satu perkembangan penting dalam penelitian teknologi deteksi medan magnet. Dengan dukungan tim riset Quantum and Nano Technology Group atau QuaNTeG, para peneliti menemukan pendekatan inovatif untuk mengoptimalkan sistem deteksi elektromagnetik. Perhatian utama para ilmuwan adalah mengatasi keterbatasan pada superconducting quantum interference device atau SQUID. Perangkat tersebut mempunyai ketelitian dalam mengenali sinyal lemah. Walaupun sangat sensitif, penentuan nilai medan magnet secara mutlak memerlukan pendekatan khusus agar hasilnya tetap akurat.
Pengembangan ilmiah ini melibatkan tim yang dipimpin Associate Professor Giuseppe Tettamanzi dari School of Chemical Engineering, Adelaide University. Dalam kegiatan penelitian, para ilmuwan yang terlibat juga mencakup Ross Monaghan dan Jonathan Marenkovic, dua mahasiswa doktoral yang berkontribusi pada penelitian. Selama bertahun-tahun, penentuan medan magnet termasuk kondisi nol dilakukan dengan kombinasi banyak loop dengan ukuran berbeda. Pendekatan konvensional ini berhasil mendukung fungsi magnetometer, tetapi menimbulkan kompromi berupa penurunan sensitivitas. Berkat pendekatan penelitian ini, keterbatasan tersebut mulai dapat diatasi tanpa bergantung pada susunan loop dengan luas berbeda.
Cara Kerja Sensor SQUID dalam Mendeteksi Medan Magnet
Agar dapat mengetahui manfaat pengembangan sensor ini, perlu terlebih dahulu memahami mekanisme pengukuran menggunakan superkonduktor. SQUID merupakan instrumen pendeteksi sinyal magnetik yang menggunakan sifat khusus material superkonduktor. Pada keadaan superkonduktif, elektron dapat bergerak secara kolektif tanpa kerugian energi akibat resistansi biasa. Sistem SQUID ini menggabungkan lintasan listrik berbentuk lingkaran dengan Josephson junction, yaitu struktur penghubung yang memanfaatkan efek Josephson. Berdasarkan fenomena kuantum ini, variasi medan magnet mampu menghasilkan perubahan terukur dalam karakteristik tegangan rangkaian.
Keunggulan utama SQUID berkaitan dengan sensitivitasnya terhadap medan magnet sangat lemah. Sensor tersebut bermanfaat bagi eksperimen fisika, pengamatan medan magnet dari sistem saraf, serta sistem deteksi elektromagnetik khusus. Meski demikian, mengukur variasi sinyal magnetik berbeda dengan menentukan nilai absolutnya. Suatu perangkat pengukuran mampu mengenali fluktuasi sangat lemah tetapi mungkin membutuhkan informasi tambahan untuk mengetahui nilai absolut. Persoalan pengukuran ini yang menjadi fokus penelitian Adelaide.
Inovasi Synthetic Area Spread Mengubah Desain Pengukuran Magnetik
Pendekatan baru yang ditemukan tim Adelaide memanfaatkan rangkaian dengan konfigurasi lingkaran tertentu. Berbeda dari pendekatan yang telah digunakan, para insinyur tidak perlu membuat loop dengan ukuran berbeda. Sebagai gantinya, seluruh loop utama dapat mempertahankan ukuran sama, sementara titik yang telah ditentukan diisi dengan bare loops. Loop khusus ini menghilangkan keberadaan Josephson junction yang lazim digunakan pada struktur sensor biasa. Susunan loop yang diperhitungkan menyesuaikan perilaku elektromagnetik sensor tanpa mengorbankan keseragaman dimensi rangkaian.
Mekanisme yang ditemukan dikenal sebagai synthetic area spread, yaitu efek sebaran luas buatan pada karakteristik pengukuran. Untuk mempermudah pemahaman, rangkaian mampu memberikan respons seolah-olah menggunakan banyak lingkaran dengan luas bervariasi, meskipun luas geometrisnya dibuat seragam. Pendekatan fisika tersebut dihasilkan melalui susunan komponen khusus yang mengubah hubungan antara fluks magnetik dan tegangan. Berkat pengaturan tersebut, penentuan besar medan magnet secara mutlak dapat dilakukan tanpa harus mengorbankan desain loop yang optimal. Hal tersebut membuka jalan untuk merancang sensor lebih sensitif.
Eksperimen Superkonduktor Memperkuat Penelitian Sensor Kuantum
Sesudah menyusun model matematis, tim insinyur mengadakan pemeriksaan eksperimental menggunakan array SQUID dua dimensi yang diproduksi. Dalam eksperimen tersebut, berbagai konfigurasi array dibuat menggunakan kombinasi loop superkonduktor khusus. Rangkaian hasil fabrikasi setelah itu dioperasikan pada temperatur yang sangat rendah untuk memungkinkan fenomena kuantum yang diperlukan. Ketika eksperimen berlangsung, para ilmuwan menganalisis respons listrik terhadap medan magnet. Hasil pengamatan tersebut selanjutnya dicocokkan dengan perhitungan matematis.
Hasil percobaan laboratorium memperlihatkan bahwa perilaku sensor sesuai dengan prediksi. Kesesuaian tersebut memberikan bukti bahwa synthetic area spread dapat diwujudkan melalui modifikasi susunan rangkaian superkonduktor. Hasil penelitian tersebut menjadi relevan mengingat metode pengukuran terdahulu memerlukan pengaturan geometris yang lebih kompleks. Meski demikian, eksperimen tidak otomatis menunjukkan bahwa teknologi dapat langsung diterapkan di berbagai industri. Evaluasi berikutnya masih diperlukan untuk menilai keandalan perangkat dalam penggunaan nyata. Karena itu, hasil yang diperoleh Adelaide memberikan dasar untuk penyempurnaan teknologi.
Peluang Penerapan Teknologi Sensor Kuantum pada Perangkat Modern
Sektor yang dapat memanfaatkan kemajuan tersebut adalah peralatan medis modern. Pada kebutuhan pemeriksaan kesehatan, sensor magnetik sangat sensitif memiliki fungsi dalam mengamati aktivitas otak. Penerapan yang relevan adalah magnetoencephalography atau MEG, yaitu metode pengukuran aktivitas otak yang mengukur sinyal magnetik dari aktivitas listrik saraf. Ketika teknologi pengukuran berhasil memperoleh kinerja deteksi yang lebih tinggi, informasi yang diperoleh berpotensi menjadi lebih lengkap. Namun demikian, integrasi ke peralatan rumah sakit membutuhkan evaluasi perangkat secara menyeluruh.
Selain berpotensi mendukung kesehatan, hasil penelitian Adelaide juga dapat dikembangkan lebih lanjut dalam sistem komunikasi. Dalam sistem telekomunikasi, perangkat deteksi berkemampuan tinggi berpotensi mendeteksi perubahan gelombang radio kecil. Potensi pengukuran tersebut berpeluang membantu penyempurnaan perangkat komunikasi khusus. Dalam sektor industri, perangkat deteksi medan magnet tingkat lanjut juga memiliki peluang penggunaan untuk mendeteksi sinyal elektromagnetik tertentu. Sebagai penerapan tambahan, bidang keamanan berpotensi menggunakan teknologi tersebut dalam pengamatan sinyal yang sangat kecil.
Dari sisi manufaktur, desain superkonduktor terbaru juga menawarkan pengurangan kerumitan pembuatan rangkaian. Ketika menggunakan pendekatan konvensional, ratusan atau ribuan lingkaran berukuran tidak sama harus dibuat secara tepat. Dengan pendekatan terbaru, loop yang berukuran seragam dapat menyederhanakan tahap pembuatan. Ketika rancangan dapat diterapkan secara konsisten, pengeluaran untuk fabrikasi dapat lebih terkendali. Walaupun menawarkan penyederhanaan, biaya akhir perangkat membutuhkan evaluasi tambahan. Pengembangan berikutnya harus mengevaluasi konsistensi hasil fabrikasi dan persyaratan suhu kriogenik.
Kesimpulan: Sensor Kuantum Adelaide Membuka Peluang Pengukuran Lebih Presisi
Temuan ilmiah yang dihasilkan melalui para insinyur Adelaide University menjadi perkembangan penting dalam pengembangan instrumen elektromagnetik. Dengan memanfaatkan bare loops dan mekanisme synthetic area spread, para ilmuwan mampu membuktikan bahwa pengukuran yang mencakup kondisi medan nol memungkinkan diwujudkan tanpa bergantung pada konfigurasi geometris yang rumit. Temuan eksperimen ini memberikan dasar bagi pembuatan instrumen kuantum berperforma tinggi. Walaupun demikian, penggunaan komersial belum dapat dipastikan sebelum menjadi solusi pengukuran sehari-hari.
Dalam penelitian berikutnya, perangkat SQUID generasi baru dapat membuka peluang bagi penyempurnaan sistem pencitraan otak, penerimaan sinyal elektromagnetik lebih presisi, serta berbagai kebutuhan pengukuran industri. Walaupun potensinya cukup luas, pemanfaatannya harus didukung oleh evaluasi performa nyata dan kemampuan fabrikasi yang konsisten. Dengan perkembangan tersebut, teknologi magnetometer berpeluang menjadi semakin presisi. Menurut Anda, apakah pengembangan sensor elektromagnetik yang semakin sensitif berpotensi meningkatkan kemampuan komunikasi modern? Ceritakan pemikiran Anda mengenai potensi sensor kuantum dalam mendukung kehidupan modern.
