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
Penelitian Adelaide University Membawa Kemajuan Pengukuran Medan Magnet
Kajian ilmiah yang dilakukan oleh para ilmuwan Adelaide University menghadirkan kemajuan menarik dalam pengembangan sensor elektromagnetik. Melalui kelompok penelitian Quantum and Nano Technology Group atau QuaNTeG, kelompok insinyur tersebut merancang mekanisme alternatif untuk memperbaiki pengukuran medan magnet. Perhatian utama para ilmuwan adalah menyelesaikan persoalan pada superconducting quantum interference device atau SQUID. Perangkat tersebut mempunyai ketelitian dalam mengenali sinyal lemah. Meski memiliki keunggulan tersebut, penentuan nilai medan magnet secara mutlak masih menghadapi tantangan teknis agar hasilnya tetap akurat.
Kajian teknologi tersebut dilaksanakan di bawah arahan Associate Professor Giuseppe Tettamanzi dari School of Chemical Engineering, Adelaide University. Dalam kegiatan penelitian, kelompok insinyur ini juga didukung oleh Ross Monaghan dan Jonathan Marenkovic, dua mahasiswa doktoral yang turut mengembangkan pendekatan tersebut. Dalam perkembangan teknologi sebelumnya, pengukuran medan magnet absolut membutuhkan kombinasi banyak loop dengan ukuran berbeda. Metode tersebut memang dapat bekerja, tetapi memiliki konsekuensi berupa hambatan dalam mencapai sensitivitas maksimum. Melalui rancangan terbaru, masalah tersebut berpotensi dikurangi tanpa harus mengubah seluruh ukuran loop.
Prinsip Pengukuran Medan Magnet Menggunakan Sensor Kuantum
Agar dapat mengetahui keunggulan pendekatan terbaru, kita dapat mempelajari mekanisme pengukuran menggunakan superkonduktor. SQUID merupakan instrumen pendeteksi sinyal magnetik yang menggunakan perilaku listrik dalam kondisi superkonduktor. Ketika material mencapai kondisi yang sesuai, aliran listrik dapat berlangsung tanpa kerugian energi akibat resistansi biasa. Perangkat pengukuran tersebut memadukan loop superkonduktor dengan Josephson junction, yaitu struktur penghubung yang mendukung perpindahan pasangan elektron melalui penghalang. Berdasarkan fenomena kuantum ini, gangguan magnetik yang sangat kecil mampu menghasilkan perubahan terukur dalam respons listrik sensor.
Kemampuan penting SQUID berkaitan dengan kemampuannya mengenali perubahan magnetik kecil. Instrumen kuantum tersebut bermanfaat bagi eksperimen fisika, pencitraan aktivitas otak, serta peralatan radio frekuensi tingkat lanjut. Meski demikian, mengukur variasi sinyal magnetik tidak selalu sama dengan mengetahui besar medan sebenarnya. Instrumen magnetik bisa menunjukkan perubahan sinyal tetapi masih kesulitan menentukan titik medan magnet nol. Tantangan tersebut yang menjadi fokus penelitian Adelaide.
Teknologi Bare Loops Menjadi Kunci Peningkatan Sensor Kuantum
Inovasi utama penelitian tim Adelaide memanfaatkan susunan loop superkonduktor khusus. Jika dibandingkan dengan pendekatan yang telah digunakan, para insinyur tidak perlu membuat loop dengan ukuran berbeda. Sebagai gantinya, luas fisik loop dapat dibuat seragam, sementara titik yang telah ditentukan menggunakan loop tanpa Josephson junction. Rangkaian tanpa sambungan Josephson tersebut menghilangkan keberadaan Josephson junction yang biasanya ditemukan pada loop SQUID konvensional. Susunan loop yang diperhitungkan mengubah karakter respons magnetik tanpa harus menggunakan ratusan variasi loop.
Fenomena yang dihasilkan dinamai synthetic area spread, yaitu variasi luas efektif secara sintetis pada karakteristik pengukuran. Dalam penjelasan praktis, rangkaian mampu memberikan respons seolah-olah menggunakan banyak lingkaran dengan luas bervariasi, meskipun ukuran fisiknya tetap sama. Pendekatan fisika tersebut berasal dari susunan komponen khusus yang menyesuaikan karakter sinyal listrik rangkaian. Dengan mekanisme ini, identifikasi nilai medan termasuk kondisi nol menjadi memungkinkan tanpa menggunakan konfigurasi ukuran yang merugikan sensitivitas. Hal tersebut memberikan peluang untuk meningkatkan performa magnetometer.
Hasil Uji Rangkaian SQUID dengan Susunan Loop Baru
Untuk membuktikan konsep yang dirancang, tim insinyur melakukan pengujian laboratorium menggunakan perangkat sensor hasil fabrikasi. Dalam eksperimen tersebut, sejumlah susunan sensor dibangun dengan penempatan bare loops. Rangkaian hasil fabrikasi selanjutnya diperiksa pada temperatur yang sangat rendah untuk memungkinkan fenomena kuantum yang diperlukan. Selama pengukuran, peneliti memeriksa perubahan tegangan saat fluks magnetik berubah. Data yang diperoleh kemudian dibandingkan dengan model yang telah dikembangkan.
Eksperimen dengan rangkaian tersebut memperlihatkan bahwa perilaku sensor sesuai dengan prediksi. Hasil yang sejalan ini memperkuat dasar ilmiah bahwa synthetic area spread dapat diwujudkan melalui pengaturan loop tanpa Josephson junction. Temuan ini menjadi relevan mengingat pendekatan konvensional membutuhkan variasi ukuran loop. Kendati hasilnya sesuai teori, hasil laboratorium belum menjamin bahwa teknologi dapat langsung diterapkan di berbagai industri. Evaluasi berikutnya perlu dilaksanakan untuk menentukan sensitivitas pada kondisi operasional berbeda. Oleh sebab itu, pembuktian awal tersebut membuka tahap penelitian berikutnya.
Peluang Penerapan Teknologi Sensor Kuantum pada Perangkat Modern
Sektor yang dapat memanfaatkan kemajuan tersebut adalah peralatan medis modern. Dalam dunia medis, instrumen pengukuran kuantum memiliki fungsi dalam merekam perubahan medan magnet dari jaringan saraf. Salah satu contoh adalah magnetoencephalography atau MEG, yaitu teknik pengamatan sinyal saraf yang mendeteksi medan magnet sangat lemah. Jika perangkat generasi berikutnya mampu menghadirkan sensitivitas lebih baik, data aktivitas biologis mungkin dapat dianalisis lebih rinci. Walaupun memiliki potensi medis, integrasi ke peralatan rumah sakit harus melewati validasi dan pengujian tambahan.
Di samping aplikasi medis, hasil penelitian Adelaide juga memiliki potensi penggunaan dalam sistem komunikasi. Pada bidang tersebut, penerima yang lebih sensitif mungkin mampu menangkap perubahan gelombang radio kecil. Potensi pengukuran tersebut dapat mendukung pengembangan penerima radio canggih. Untuk aplikasi pengukuran profesional, instrumen magnetometer sensitif juga berpotensi dimanfaatkan untuk mendeteksi sinyal elektromagnetik tertentu. Sementara itu, pengembangan instrumen khusus juga dapat memperoleh manfaat dalam pengembangan sistem pengukuran khusus.
Untuk kebutuhan produksi sensor, pendekatan synthetic area spread membuka peluang pengurangan kerumitan pembuatan rangkaian. Ketika menggunakan pendekatan konvensional, ratusan atau ribuan lingkaran berukuran tidak sama membutuhkan pengaturan geometris khusus. Sementara itu, komponen yang memiliki dimensi identik dapat menyederhanakan tahap pembuatan. Jika pengembangan tersebut berhasil, biaya manufaktur dapat lebih terkendali. Kendati konsep tersebut menjanjikan, biaya akhir perangkat belum dapat dipastikan. Pengujian selanjutnya perlu mempertimbangkan konsistensi hasil fabrikasi dan penggunaan infrastruktur temperatur rendah.
Kesimpulan: Sensor Kuantum Adelaide Membuka Peluang Pengukuran Lebih Presisi
Pengembangan teknologi yang dilakukan oleh para insinyur Adelaide University membuka pendekatan baru dalam pengembangan instrumen elektromagnetik. Berkat penerapan bare loops dan mekanisme synthetic area spread, para ilmuwan mampu membuktikan bahwa pengukuran yang mencakup kondisi medan nol memungkinkan diwujudkan tanpa menggunakan variasi fisik ukuran loop. Hasil tersebut memberikan dasar bagi pembuatan instrumen kuantum berperforma tinggi. Kendati pendekatan baru telah diuji, perangkat memerlukan evaluasi tambahan sebelum diterapkan secara luas.
Seiring perkembangan teknologi kuantum, perangkat SQUID generasi baru berpotensi mendukung peningkatan teknologi kesehatan, penerimaan sinyal elektromagnetik lebih presisi, serta penelitian material modern. Walaupun potensinya cukup luas, pemanfaatannya harus didukung oleh evaluasi performa nyata dan keandalan operasional dalam berbagai kondisi. Melihat peluang penelitian ini, pemanfaatan sensor kuantum dapat memasuki tahap inovasi berikutnya. Dari sudut pandang Anda, apakah pengembangan sensor elektromagnetik yang semakin sensitif berpotensi meningkatkan kemampuan komunikasi modern? Sampaikan pandangan Anda mengenai potensi sensor kuantum dalam mengembangkan berbagai industri.
