Courtesy of InterestingEngineering

Teknologi Chip Miniatur Bawa Eksperimen Atom Dingin ke Genggaman Tangan

Memperkecil sistem optik dan eksperimen atom dingin agar bisa diintegrasikan ke dalam chip berukuran kecil, memungkinkan aplikasi pengukuran presisi di berbagai bidang seperti pengamatan lingkungan, navigasi, dan komputasi kuantum yang sebelumnya hanya mungkin dilakukan di laboratorium besar.

27 Sep 2025, 14.55 WIB

172 dibaca

Ikhtisar 15 Detik

Peneliti berhasil mengubah eksperimen atom dingin menjadi sistem chip yang portabel.
Teknologi ini dapat meningkatkan presisi pengukuran dalam berbagai aplikasi ilmiah dan teknologi.
Kolaborasi antara berbagai universitas berkontribusi pada kemajuan penelitian dalam komputasi kuantum.

Santa Barbara, Amerika Serikat - Biasanya, eksperimen atom dingin hanya bisa dilakukan di laboratorium besar dengan peralatan yang rumit dan berat. Namun, tim peneliti di University of California Santa Barbara berhasil menyusutkan teknologi ini ke dalam ukuran chip kecil yang muat dalam genggaman tangan. Mereka menggunakan teknologi fotonik terintegrasi untuk mengarahkan dan mengendalikan sinar laser yang diperlukan untuk menangkap dan mendinginkan atom rubidium.

Menjebak atom dengan suhu sangat rendah, hampir mendekati nol mutlak, biasanya memerlukan banyak peralatan dan ruang. Tapi dengan penggunaan chip silicon nitride yang dapat menyalurkan sinar laser secara presisi ke dalam ruang tertutup berisi uap rubidium, mereka berhasil mendinginkan jutaan atom hingga suhu sekitar 250 mikrokelvin. Ini adalah kemajuan besar yang memungkinkan sistem yang sebelumnya besar menjadi jauh lebih kecil dan portabel.

Salah satu tantangan besar lain adalah mengatasi kebisingan pada laser komersial. Laser dengan linewidth yang tinggi sangat kurang cocok untuk pengukuran kuantum yang memerlukan kestabilan tinggi. Tim mengembangkan laser khusus dengan linewidth ultra-rendah menggunakan teknik self-injection locking yang diintegrasikan ke dalam chip mereka, sehingga menghasilkan sinar laser yang sangat stabil dengan tingkat noise rendah.

Selain atom netral, pendekatan ini juga sudah diperluas pada ion jebak yang merupakan basis penting untuk qubit dalam komputasi kuantum. Kolaborasi dengan University of Massachusetts Amherst berhasil menciptakan qubit berbasis ion menggunakan laser terintegrasi, menunjukkan potensi penggunaan chip ini dalam komputer kuantum kecil dan terjangkau.

Ke depan, teknologi ini bisa merevolusi berbagai bidang seperti navigasi tanpa GPS yang akurat, deteksi gempa dengan jangkauan sangat jauh, pemantauan perubahan iklim secara detail, serta eksperimen fisika ruang angkasa yang sulit dilakukan sebelumnya. Meski beberapa komponen masih sulit dikecilkan, para peneliti optimis bisa menghadirkan perangkat atom dingin yang lengkap dalam bentuk palm-sized di masa mendatang.

Referensi:
[1] https://interestingengineering.com/science/cold-atoms-on-chip-quantum-computers

Analisis Ahli

Daniel Blumenthal

"Miniaturisasi seluruh sistem optik ke dalam chip dapat membuka jalan baru dalam pengembangan alat kuantum portabel, meningkatkan presisi dan stabilitas yang belum pernah tercapai sebelumnya."

Analisis Kami

"Miniaturisasi sistem optik dan atom dingin adalah lompatan revolusioner yang akan merevolusi fisika eksperimen serta teknologi kuantum. Jika berhasil disempurnakan, hal ini tidak hanya akan membuka akses bagi aplikasi praktis tapi juga mempercepat pengembangan komputasi kuantum yang selama ini terkendala infrastruktur besar dan mahal."

Prediksi Kami

Dalam beberapa tahun ke depan, teknologi ini akan berkembang menjadi perangkat palm-sized yang menyatukan seluruh fungsi optik dan atom dingin, memungkinkan perangkat kuantum canggih yang dapat digunakan secara luas di luar laboratorium, khususnya untuk lingkungan, navigasi, dan riset partikel baru seperti materi gelap.

Pertanyaan Terkait

Apa yang dicapai oleh peneliti di UC Santa Barbara?

Peneliti di UC Santa Barbara berhasil miniaturisasi eksperimen atom dingin ke dalam chip berukuran kecil.

Mengapa eksperimen atom dingin sulit dilakukan dalam ukuran kecil?

Eksperimen atom dingin sulit dilakukan dalam ukuran kecil karena memerlukan komponen yang kompleks untuk menjaga presisi dan stabilitas.

Apa tujuan utama dari penelitian ini?

Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk mengembangkan sistem yang dapat melakukan pengukuran presisi dalam ukuran yang kompak dan portabel.

Bagaimana chip fotonik membantu dalam eksperimen kuantum?

Chip fotonik membantu dalam eksperimen kuantum dengan mengarahkan dan memanipulasi cahaya pada skala mikro, memungkinkan pengendalian yang lebih baik atas atom.

Apa potensi aplikasi dari sistem atom dingin portabel?

Sistem atom dingin portabel dapat digunakan untuk navigasi tanpa GPS, deteksi struktur bawah tanah, dan pemantauan perubahan iklim.