Terobosan baru dalam dunia TEKNOLOGI kuantum membuka peluang besar bagi pengembangan perangkat pencitraan otak yang lebih sensitif dan akurat. Tim peneliti dari Adelaide University, Australia, berhasil menemukan pendekatan inovatif untuk meningkatkan kemampuan sensor kuantum dalam mendeteksi medan magnet yang sangat lemah. Penemuan yang diumumkan pada 27 Oktober 2026 ini berpotensi mendukung kemajuan diagnostik medis, pemantauan aktivitas otak, hingga sistem komunikasi modern. Melalui perubahan sederhana pada rancangan rangkaian superkonduktor, para ilmuwan menawarkan solusi terhadap keterbatasan sensor yang selama ini menjadi tantangan dalam pengembangan perangkat pengukuran berpresisi tinggi.
Inovasi Sensor Kuantum dari Adelaide University untuk Dunia Medis
Kelompok ahli dari Adelaide University memperkenalkan strategi berbeda untuk memperbaiki performa sensor kuantum yang menggunakan rangkaian superkonduktor. Riset terbaru tersebut dikembangkan oleh Quantum and Nano Technology Group atau QuaNTeG, dengan fokus utama mengatasi keterbatasan teknis pada perangkat Superconducting Quantum Interference Device atau SQUID. Sensor tersebut memiliki keunggulan berupa mengidentifikasi perubahan medan magnet yang luar biasa halus. Kemampuan tersebut menjadikannya perangkat bernilai tinggi dalam berbagai penelitian ilmiah, termasuk sistem pencitraan otak yang membutuhkan tingkat sensitivitas luar biasa besar untuk membaca sinyal biologis.
Penelitian terbaru ini dikoordinasikan oleh Associate Professor Giuseppe Tettamanzi dari School of Chemical Engineering Adelaide University. Pada pengembangan teknologi tersebut, tim turut didukung oleh mahasiswa doktoral Ross Monaghan dan Jonathan Marenkovic. Hasil penelitian yang dipublikasikan dalam jurnal Physical Review Applied tersebut menawarkan solusi baru bagi pengembang perangkat kuantum. Tidak seperti rancangan sebelumnya yang memerlukan banyak struktur dengan ukuran berbeda, pendekatan tersebut menerapkan susunan komponen yang lebih seragam. Perubahan ini dapat mendukung peningkatan kinerja sensor tanpa mengurangi secara sengaja sensitivitas pengukurannya.
Memahami Prinsip Sensor Kuantum untuk Pencitraan Otak
Sensor kuantum memanfaatkan prinsip fisika kuantum untuk mengidentifikasi perubahan lingkungan yang memiliki intensitas amat rendah. Dalam bidang neurologi, kemampuan tersebut mempunyai nilai besar karena aktivitas listrik sel saraf menciptakan medan magnet yang sulit ditangkap. Teknik pemeriksaan yang memanfaatkan pengukuran medan magnet otak adalah magnetoensefalografi atau MEG. Sistem pemeriksaan tersebut memungkinkan ilmuwan untuk menganalisis aktivitas saraf berdasarkan perubahan medan magnet. Memiliki prinsip berbeda dibandingkan pencitraan yang berfokus pada struktur anatomi, MEG menghasilkan informasi mengenai perubahan aktivitas jaringan saraf dengan kemampuan pengamatan waktu yang rinci.
Pada perangkat berbasis superkonduktor, SQUID menggunakan sifat material superkonduktor yang bekerja pada kondisi suhu yang didinginkan secara khusus. Elemen mendasar dalam banyak rancangan SQUID adalah Josephson junction, yaitu sambungan khusus yang berperan dalam munculnya efek kuantum pada rangkaian. Dengan prinsip kerja ini, perubahan fluks magnetik yang berintensitas rendah dapat direpresentasikan menjadi sinyal yang dapat diukur. Meskipun begitu, pengembangan sensor belum sepenuhnya terbebas dari tantangan ketika perlu mengidentifikasi nilai medan magnet absolut. Persoalan ini mendorong para ilmuwan Adelaide untuk meneliti rancangan yang lebih optimal tanpa menghilangkan keunggulan sensitivitas sensor.
Inovasi Bare Loops untuk Meningkatkan Sensitivitas Sensor
Aspek paling menarik dari inovasi sensor tersebut adalah penggunaan struktur yang disebut bare loops. Bagian rangkaian ini merupakan lingkaran rangkaian superkonduktor yang tidak memiliki Josephson junction. Pada metode yang lebih lama, pengembang sering memanfaatkan banyak loop dengan luas yang bervariasi untuk mengurangi kesulitan menentukan medan magnet absolut. Walaupun rancangan itu memiliki fungsi yang dibutuhkan, kompleksitas rangkaian dapat menurunkan sensitivitas perangkat. Sebagai pendekatan baru, para peneliti menggunakan loop dengan ukuran sama, kemudian mengubah beberapa bagian menjadi bare loops untuk membentuk respons magnetik yang lebih menguntungkan.
Rancangan yang dikembangkan menghasilkan fenomena yang dikenal sebagai synthetic area spread. Secara sederhana, fenomena ini menyebabkan rangkaian dengan loop berukuran sama memberikan respons seolah-olah memiliki banyak loop dengan luas berbeda. Karakteristik baru ini terjadi melalui perubahan cara sinyal magnetik bergerak di dalam jaringan superkonduktor. Dengan demikian, kebutuhan menggunakan berbagai ukuran fisik loop tidak lagi menjadi keharusan. Penemuan tersebut membuka peluang memperbaiki proses perancangan perangkat sekaligus mempertahankan kondisi yang diperlukan untuk mencapai sensitivitas setinggi mungkin.
Manfaat Pengembangan Sensor Kuantum untuk Teknologi Medis
Kemajuan perangkat pendeteksi magnetik memberikan prospek bagi pemantauan aktivitas otak yang memerlukan pengukuran sinyal sangat halus. Pada penerapan neurologi, peningkatan kualitas detektor berpotensi membantu sistem pengukuran mengenali perubahan medan magnet dengan ketelitian lebih tinggi. Data yang dihasilkan memiliki nilai penting untuk mempelajari bagaimana jaringan saraf saling berinteraksi selama aktivitas tertentu. Dalam penerapan penelitian, pengukuran magnetik otak berpotensi dimanfaatkan untuk mengamati dinamika jaringan saraf. Akan tetapi, penelitian Adelaide belum membuktikan bahwa rancangan baru ini sudah menghasilkan manfaat klinis langsung.
Tidak terbatas pada pemantauan aktivitas saraf, sensor superkonduktor yang memiliki kinerja lebih baik dapat dikembangkan untuk berbagai kebutuhan pengukuran elektromagnetik. Contohnya meliputi perangkat radiofrekuensi, sistem komunikasi dengan gangguan rendah, dan instrumen penelitian fisika. Pada aplikasi kesehatan, kualitas pengukuran menjadi faktor penting karena sinyal biologis pada banyak kondisi memiliki amplitudo rendah. Namun demikian, peningkatan kemampuan satu komponen sensor tidak otomatis menjamin pemeriksaan yang lebih cepat bagi pasien. Berbagai faktor lain seperti pemrosesan sinyal, pengendalian gangguan lingkungan, sistem pendinginan, dan validasi medis perlu diuji secara menyeluruh sebelum teknologi menjadi bagian dari sistem klinis.
Langkah Peneliti Menguji Rancangan Sensor Superkonduktor
Untuk memastikan pendekatan yang dikembangkan, tim Adelaide melengkapi analisis teori dengan pengujian eksperimental. Kelompok ilmuwan tersebut membuat rangkaian superkonduktor yang disusun sesuai kebutuhan penelitian, kemudian memeriksa responsnya pada suhu sangat rendah. Data eksperimen mengonfirmasi bahwa perangkat memberikan respons sejalan dengan prediksi teori. Kesesuaian tersebut memperkuat dasar ilmiah bahwa pengaturan bare loops dapat menghasilkan synthetic area spread. Meskipun demikian, penelitian ini belum melewati seluruh tahapan pengembangan sebelum teknologi diterapkan dalam sistem medis nyata.
Tantangan berikutnya adalah menyempurnakan performa sensor dan menyelidiki kesesuaiannya untuk perangkat operasional. Selama penyempurnaan teknologi, para pengembang harus memperhatikan stabilitas perangkat, kebutuhan pendinginan, karakteristik gangguan, serta kesesuaian penggunaan dengan sistem elektronik lainnya. Manfaat potensial rancangan baru adalah potensi mempermudah proses fabrikasi karena tidak mengharuskan pembuatan banyak loop dengan ukuran yang berbeda. Di sisi lain, penyederhanaan desain tidak langsung membuktikan bahwa biaya produksi massal pasti lebih murah. Gagasan teknologinya juga diajukan melalui permohonan paten internasional, sementara studi lanjutan sedang dikembangkan untuk menyempurnakan kemampuan perangkat.
Penutup: Peluang Besar Inovasi Kuantum bagi Dunia Medis
Inovasi yang dikembangkan tim QuaNTeG menunjukkan bahwa penyesuaian struktur rangkaian mampu menghadirkan kesempatan pengembangan teknologi sensor kuantum. Berkat pemanfaatan bare loops dan fenomena synthetic area spread, para ilmuwan menawarkan solusi terhadap keterbatasan lama pada perangkat SQUID. Hasil penelitian tersebut menawarkan prospek untuk mendukung perkembangan TEKNOLOGI pencitraan otak, pengukuran elektromagnetik, dan perangkat komunikasi sensitif. Walaupun menjanjikan, pengujian tambahan dan pengembangan sistem masih diperlukan sebelum manfaatnya dapat dibuktikan dalam penggunaan klinis. Menurut Anda, apakah sensor kuantum akan memainkan peran sebagai salah satu teknologi penting dalam pengembangan diagnostik neurologi? Ceritakan pemikiran Anda mengenai perkembangan teknologi ini.
