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 dipimpin oleh tim insinyur Adelaide University membuka pendekatan baru dalam penelitian teknologi deteksi medan magnet. Melalui kelompok penelitian Quantum and Nano Technology Group atau QuaNTeG, para peneliti merancang pendekatan inovatif untuk mengoptimalkan sistem deteksi elektromagnetik. Perhatian utama para ilmuwan adalah menyelesaikan persoalan pada superconducting quantum interference device atau SQUID. Perangkat tersebut menawarkan ketelitian dalam mengenali sinyal lemah. Namun demikian, penentuan nilai medan magnet secara mutlak memerlukan pendekatan khusus agar kinerja sensor dapat dipertahankan.
Pengembangan ilmiah ini dilaksanakan di bawah arahan Associate Professor Giuseppe Tettamanzi dari School of Chemical Engineering, Adelaide University. Dalam kegiatan penelitian, para ilmuwan yang terlibat juga didukung oleh Ross Monaghan dan Jonathan Marenkovic, dua mahasiswa doktoral yang terlibat dalam kajian ilmiah. Dalam perkembangan teknologi sebelumnya, pengukuran medan magnet absolut mengandalkan susunan rangkaian superkonduktor kompleks. Rancangan yang digunakan sebelumnya mampu memberikan hasil pengukuran, tetapi memiliki konsekuensi berupa penurunan sensitivitas. Berkat pendekatan penelitian ini, keterbatasan tersebut mulai dapat diatasi tanpa harus mengubah seluruh ukuran loop.
Cara Kerja Sensor SQUID dalam Mendeteksi Medan Magnet
Agar dapat mengetahui keunggulan pendekatan terbaru, kita dapat mempelajari cara kerja SQUID. SQUID merupakan sensor elektromagnetik sangat sensitif yang menggunakan sifat khusus material superkonduktor. Pada keadaan superkonduktif, aliran listrik dapat berlangsung tanpa kerugian energi akibat resistansi biasa. Perangkat pengukuran tersebut memadukan lintasan listrik berbentuk lingkaran dengan Josephson junction, yaitu penghubung kuantum yang memanfaatkan efek Josephson. Dengan menggunakan mekanisme tersebut, variasi medan magnet dapat dideteksi dalam karakteristik tegangan rangkaian.
Kemampuan penting SQUID berkaitan dengan sensitivitasnya terhadap medan magnet sangat lemah. Instrumen kuantum tersebut digunakan dalam pengukuran laboratorium, pengamatan medan magnet dari sistem saraf, serta sistem deteksi elektromagnetik khusus. Meski demikian, mengenali perubahan medan magnet berbeda dengan menentukan nilai absolutnya. Suatu perangkat pengukuran dapat merespons perubahan kecil tetapi masih kesulitan menentukan titik medan magnet nol. Masalah inilah yang mendorong pengembangan desain sensor baru.
Penggunaan Loop Tanpa Josephson Junction dalam Sensor Adelaide
Inovasi utama penelitian tim Adelaide menggunakan susunan loop superkonduktor khusus. Berbeda dari metode konvensional, para insinyur tidak perlu membuat loop dengan ukuran berbeda. Dalam rancangan terbaru, rangkaian dapat menggunakan loop berdimensi identik, sementara beberapa bagian tertentu diisi dengan bare loops. Loop khusus ini dibuat tanpa Josephson junction yang umumnya dipakai pada rangkaian interferensi kuantum. Penempatan yang dirancang secara tepat mengubah karakter respons magnetik tanpa mengorbankan keseragaman dimensi rangkaian.
Fenomena yang dihasilkan disebut synthetic area spread, yaitu variasi luas efektif secara sintetis pada perilaku rangkaian. Dalam penjelasan praktis, susunan superkonduktor menghasilkan karakteristik seolah-olah menggunakan banyak lingkaran dengan luas bervariasi, meskipun ukuran fisiknya tetap sama. Karakteristik sintetis ini berasal dari susunan komponen khusus yang menyesuaikan karakter sinyal listrik rangkaian. Dengan mekanisme ini, pengukuran medan magnet absolut menjadi memungkinkan tanpa memerlukan variasi geometris yang menurunkan kinerja. Hasil pengembangan ini membuka jalan untuk merancang sensor lebih sensitif.
Pengujian Laboratorium Membuktikan Desain Sensor Adelaide
Setelah mengembangkan teori, para peneliti menjalankan eksperimen fisik menggunakan array SQUID dua dimensi yang diproduksi. Melalui pemeriksaan ini, beberapa rangkaian dibuat menggunakan kombinasi loop superkonduktor khusus. Rangkaian hasil fabrikasi setelah itu dioperasikan pada kondisi suhu kriogenik untuk memungkinkan fenomena kuantum yang diperlukan. Dalam proses evaluasi, para ilmuwan menganalisis perubahan tegangan saat fluks magnetik berubah. Hasil pengamatan tersebut kemudian dibandingkan dengan perhitungan matematis.
Hasil percobaan laboratorium menunjukkan bahwa karakteristik pengukuran cocok dengan model matematis. Hubungan antara teori dan eksperimen mendukung kesimpulan bahwa synthetic area spread dapat diwujudkan melalui pengaturan loop tanpa Josephson junction. Hasil penelitian tersebut menjadi relevan mengingat metode pengukuran terdahulu bergantung pada perbedaan luas lingkaran. Meski demikian, hasil laboratorium belum menjamin bahwa perangkat telah siap digunakan secara komersial. Evaluasi berikutnya tetap dibutuhkan untuk menentukan sensitivitas pada kondisi operasional berbeda. Dengan demikian, keberhasilan eksperimen ini membuka tahap penelitian berikutnya.
Potensi Sensor Kuantum Adelaide untuk Kesehatan dan Komunikasi
Penerapan menarik dari pengembangan ini adalah sistem diagnosis berbasis pengukuran magnetik. Dalam dunia medis, instrumen pengukuran kuantum dapat membantu merekam perubahan medan magnet dari jaringan saraf. Penggunaan yang sudah dikenal adalah magnetoencephalography atau MEG, yaitu metode pengukuran aktivitas otak yang mengukur sinyal magnetik dari aktivitas listrik saraf. Apabila sensor masa depan memiliki kemampuan pengukuran semakin presisi, sinyal yang dapat diamati berpotensi menjadi lebih lengkap. Walaupun memiliki potensi medis, integrasi ke peralatan rumah sakit membutuhkan evaluasi perangkat secara menyeluruh.
Selain berpotensi mendukung kesehatan, rancangan sensor kuantum terbaru juga berpeluang diterapkan dalam teknologi radio frekuensi. Dalam sistem telekomunikasi, sensor elektromagnetik yang lebih presisi mungkin mampu menangkap perubahan gelombang radio kecil. Kemampuan tersebut berpeluang membantu pengembangan penerima radio canggih. Pada lingkungan penelitian teknologi, instrumen magnetometer sensitif juga berpotensi dimanfaatkan untuk menguji komponen elektronik. Sebagai penerapan tambahan, sektor pertahanan memiliki kebutuhan pengukuran serupa dalam aktivitas yang membutuhkan deteksi presisi.
Dari sisi manufaktur, pendekatan synthetic area spread membuka peluang produksi sensor dengan desain lebih seragam. Pada metode lama, susunan komponen dengan dimensi bervariasi memerlukan proses fabrikasi yang teliti. Sementara itu, komponen yang memiliki dimensi identik dapat menyederhanakan tahap pembuatan. Ketika rancangan dapat diterapkan secara konsisten, kebutuhan proses produksi dapat lebih terkendali. Kendati konsep tersebut menjanjikan, biaya akhir perangkat membutuhkan evaluasi tambahan. Pengembangan berikutnya harus mengevaluasi konsistensi hasil fabrikasi dan penggunaan infrastruktur temperatur rendah.
Penutup: Inovasi SQUID Membawa Kemajuan bagi Teknologi Sensor
Penelitian yang dipimpin oleh para insinyur Adelaide University membuka pendekatan baru dalam penelitian pengukuran medan magnet. Dengan memanfaatkan bare loops dan konsep variasi luas efektif, para ilmuwan mampu membuktikan bahwa pengukuran medan magnet absolut memungkinkan diwujudkan tanpa menggunakan variasi fisik ukuran loop. Hasil tersebut membuka peluang bagi peningkatan kemampuan magnetometer. Walaupun demikian, penggunaan komersial belum dapat dipastikan sebelum diterapkan secara luas.
Dalam penelitian berikutnya, sensor berbasis superkonduktor diharapkan mampu menunjang kemajuan diagnosis medis, komunikasi radio yang lebih sensitif, serta berbagai kebutuhan pengukuran industri. Walaupun potensinya cukup luas, pemanfaatannya masih membutuhkan evaluasi performa nyata dan kemampuan fabrikasi yang konsisten. Melihat peluang penelitian ini, pengukuran medan magnet dapat memasuki tahap inovasi berikutnya. Dari sudut pandang Anda, apakah pengembangan sensor elektromagnetik yang semakin sensitif akan membawa perubahan besar pada dunia medis? Ceritakan pemikiran Anda mengenai perkembangan teknologi pengukuran presisi dalam mengembangkan berbagai industri.
