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
Penelitian yang dilakukan oleh para ilmuwan Adelaide University membuka pendekatan baru dalam penelitian teknologi deteksi medan magnet. Bersama para ahli dari Quantum and Nano Technology Group atau QuaNTeG, para peneliti menemukan mekanisme alternatif untuk memperbaiki pengukuran medan magnet. Fokus utama penelitian adalah mengatasi keterbatasan pada superconducting quantum interference device atau SQUID. Sensor berbasis superkonduktor ini mempunyai sensitivitas sangat tinggi. Walaupun sangat sensitif, pengenalan kondisi medan magnet nol masih menghadapi tantangan teknis agar hasilnya tetap akurat.
Pengembangan ilmiah ini dilaksanakan di bawah arahan Associate Professor Giuseppe Tettamanzi dari School of Chemical Engineering, Adelaide University. Pada eksperimen yang dilakukan, kelompok insinyur ini juga mencakup Ross Monaghan dan Jonathan Marenkovic, dua mahasiswa doktoral yang turut mengembangkan pendekatan tersebut. Dalam perkembangan teknologi sebelumnya, pendeteksian nilai medan magnet secara mutlak mengandalkan jaringan sensor dengan variasi luas lingkaran. Metode tersebut berhasil mendukung fungsi magnetometer, tetapi menimbulkan kompromi berupa penurunan sensitivitas. Berkat pendekatan penelitian ini, masalah tersebut berpotensi dikurangi tanpa memerlukan variasi dimensi fisik yang rumit.
Mengenal Teknologi Superkonduktor dan Efek Kuantum pada SQUID
Dalam mengenali pentingnya penelitian Adelaide, kita dapat mempelajari cara kerja SQUID. SQUID merupakan instrumen pendeteksi sinyal magnetik yang mengandalkan perilaku listrik dalam kondisi superkonduktor. Pada keadaan superkonduktif, arus listrik dapat mengalir tanpa kerugian energi akibat resistansi biasa. Perangkat pengukuran tersebut menggabungkan rangkaian tertutup berbahan superkonduktor dengan Josephson junction, yaitu struktur penghubung yang mendukung perpindahan pasangan elektron melalui penghalang. Melalui interaksi tersebut, gangguan magnetik yang sangat kecil bisa dikenali dalam sinyal keluaran perangkat.
Kemampuan penting SQUID berasal dari ketelitiannya dalam mendeteksi fluks magnetik. Sensor tersebut memiliki penerapan pada eksperimen fisika, pencitraan aktivitas otak, serta berbagai instrumen pengukuran canggih. Walaupun sangat sensitif, mengenali perubahan medan magnet belum tentu memberikan nilai medan secara mutlak. Instrumen magnetik mampu mengenali fluktuasi sangat lemah tetapi mungkin membutuhkan informasi tambahan untuk mengetahui nilai absolut. Tantangan tersebut yang mendorong pengembangan desain sensor baru.
Penggunaan Loop Tanpa Josephson Junction dalam Sensor Adelaide
Pendekatan baru yang ditemukan tim Adelaide memanfaatkan desain array superkonduktor yang dimodifikasi. Jika dibandingkan dengan rancangan sensor sebelumnya, para insinyur tidak perlu membuat lingkaran superkonduktor beragam luas. Melalui metode alternatif tersebut, luas fisik loop dapat dibuat seragam, sementara titik yang telah ditentukan diisi dengan bare loops. Rangkaian tanpa sambungan Josephson tersebut dibuat tanpa Josephson junction yang umumnya dipakai pada struktur sensor biasa. Penempatan yang dirancang secara tepat menyesuaikan perilaku elektromagnetik sensor tanpa harus menggunakan ratusan variasi loop.
Efek dari susunan tersebut dikenal sebagai synthetic area spread, yaitu variasi luas efektif secara sintetis pada respons sensor. Dalam penjelasan praktis, sensor dapat berperilaku seolah-olah tersusun dari beragam dimensi loop, meskipun ukuran fisiknya tetap sama. Efek tersebut berasal dari distribusi bare loops yang mengubah hubungan antara fluks magnetik dan tegangan. Berkat pengaturan tersebut, pengukuran medan magnet absolut berpotensi dicapai tanpa menggunakan konfigurasi ukuran yang merugikan sensitivitas. Hasil pengembangan ini membuka jalan untuk mengembangkan instrumen kuantum yang lebih efisien.
Eksperimen Superkonduktor Memperkuat Penelitian Sensor Kuantum
Sesudah menyusun model matematis, kelompok ilmuwan Adelaide mengadakan pemeriksaan eksperimental menggunakan perangkat sensor hasil fabrikasi. Pada proses pengujian, sejumlah susunan sensor dibangun dengan penempatan bare loops. Rangkaian hasil fabrikasi kemudian diuji pada temperatur yang sangat rendah untuk mempertahankan sifat superkonduktor. Ketika eksperimen berlangsung, para ilmuwan menganalisis perubahan tegangan saat fluks magnetik berubah. Temuan dari eksperimen kemudian dibandingkan dengan perhitungan matematis.
Pengujian yang dilakukan menunjukkan bahwa respons rangkaian mengikuti hasil teori. Hasil yang sejalan ini memberikan bukti bahwa synthetic area spread bisa dihasilkan melalui pengaturan loop tanpa Josephson junction. Temuan ini menjadi relevan mengingat rancangan sebelumnya memerlukan pengaturan geometris yang lebih kompleks. Meski demikian, penelitian belum membuktikan bahwa teknologi dapat langsung diterapkan di berbagai industri. Pengukuran lanjutan tetap dibutuhkan untuk menentukan sensitivitas pada kondisi operasional berbeda. Karena itu, pembuktian awal tersebut memberikan dasar untuk penyempurnaan teknologi.
Manfaat Pengukuran Medan Magnet Presisi bagi Berbagai Industri
Penerapan menarik dari pengembangan ini adalah peralatan medis modern. Pada kebutuhan pemeriksaan kesehatan, sensor magnetik sangat sensitif memiliki fungsi dalam merekam perubahan medan magnet dari jaringan saraf. Salah satu contoh adalah magnetoencephalography atau MEG, yaitu pendekatan pencitraan fungsional otak yang mendeteksi medan magnet sangat lemah. Ketika teknologi pengukuran berhasil memperoleh kinerja deteksi yang lebih tinggi, informasi yang diperoleh mungkin dapat dianalisis lebih rinci. Meski peluangnya menjanjikan, integrasi ke peralatan rumah sakit tetap memerlukan pembuktian keamanan serta keandalan.
Selain berpotensi mendukung kesehatan, pengembangan teknologi SQUID juga berpeluang diterapkan dalam perangkat penerima sinyal elektromagnetik. Untuk pengolahan sinyal radio, penerima yang lebih sensitif berpotensi mendeteksi perubahan gelombang radio kecil. Potensi pengukuran tersebut dapat mendukung penyempurnaan perangkat komunikasi khusus. Dalam sektor industri, perangkat deteksi medan magnet tingkat lanjut juga berpotensi dimanfaatkan untuk mendeteksi sinyal elektromagnetik tertentu. Sebagai penerapan tambahan, pengembangan instrumen khusus juga dapat memperoleh manfaat dalam aktivitas yang membutuhkan deteksi presisi.
Dari sisi manufaktur, pendekatan synthetic area spread juga menawarkan produksi sensor dengan desain lebih seragam. Dalam rancangan sebelumnya, susunan komponen dengan dimensi bervariasi harus dibuat secara tepat. Dengan pendekatan terbaru, rangkaian dengan luas fisik sama mungkin mengurangi kompleksitas desain. Jika pengembangan tersebut berhasil, kebutuhan proses produksi dapat lebih terkendali. Kendati konsep tersebut menjanjikan, efisiensi manufaktur sebenarnya belum dapat dipastikan. Pengujian selanjutnya harus mengevaluasi ketahanan rangkaian dan persyaratan suhu kriogenik.
Kesimpulan: Sensor Kuantum Adelaide Membuka Peluang Pengukuran Lebih Presisi
Pengembangan teknologi yang dilakukan oleh para insinyur Adelaide University menghadirkan inovasi menarik dalam pengembangan instrumen elektromagnetik. Berkat penerapan bare loops dan pendekatan sebaran luas sintetis, kelompok insinyur memperlihatkan bahwa pengukuran medan magnet absolut dapat dilakukan tanpa bergantung pada konfigurasi geometris yang rumit. Pembuktian ilmiah tersebut menjadi landasan bagi pengembangan sensor lebih sensitif. Meski penelitian menunjukkan hasil menjanjikan, perangkat memerlukan evaluasi tambahan sebelum digunakan pada berbagai industri.
Ke depan, perangkat SQUID generasi baru diharapkan mampu menunjang penyempurnaan sistem pencitraan otak, penerimaan sinyal elektromagnetik lebih presisi, serta pengembangan sistem deteksi khusus. Namun keberhasilannya harus didukung oleh evaluasi performa nyata dan efisiensi proses produksi. Berdasarkan kemajuan yang diperoleh, pemanfaatan sensor kuantum berpeluang menjadi semakin presisi. Bagaimana pendapat Anda, apakah teknologi sensor kuantum seperti yang dikembangkan Adelaide berpotensi meningkatkan kemampuan komunikasi modern? Ceritakan pemikiran Anda mengenai potensi sensor kuantum dalam mengembangkan berbagai industri.
