Kemajuan dalam Teknologi Kuantum Mendorong Inovasi Generasi Berikutnya

Laser sangat penting untuk banyak industri, mulai dari medis hingga komputasi kuantum. Namun, produksi laser saat ini sangat bergantung pada elemen tanah jarang yang sebagian besar berasal dari China. Ketegangan geopolitik dan pembatasan ekspor China membuat rantai pasokan ini menjadi rentan. Menanggapi situasi tersebut, para peneliti Jerman di Fraunhofer bekerja untuk mengembangkan kristal laser dan serat optik tanpa menggunakan bahan impor yang langka. Tujuannya adalah untuk menjaga masa depan teknologi laser tetap aman dan mandiri di tengah ketidakpastian global yang meningkat. Fraunhofer fokus pada kualitas kristal laser yang sangat penting agar performa laser tetap optimal. Mereka menguji berbagai komposisi dan metode pertumbuhan kristal, serta memanfaatkan teknologi seperti difraksi sinar-X untuk memastikan struktur yang baik dan daya tahan terhadap radiasi intens laser. Selain kristal, mereka juga mengembangkan teknologi serat laser baru yang lebih kecil, ringan, dan hemat energi. Produksi serat laser yang dioperasikan secara lokal ini akan digunakan di berbagai perangkat dari alat industri hingga peralatan bedah, meningkatkan kemandirian teknologi Jerman. Inovasi dan temuan terbaru Fraunhofer akan dipamerkan di LASER World of PHOTONICS di Munich pada bulan Juni, menjadi ajang penting bagi para ahli dan industri untuk melihat kemajuan dalam teknologi laser yang bisa mengubah cara produksi dan penggunaan laser di masa depan.

Di tengah kebutuhan global akan perangkat elektronik yang lebih cepat dan hemat energi, para ilmuwan dari Rice University berhasil menciptakan material kuantum baru yang dapat menjadi solusi masa depan. Material ini memiliki sifat elektronik unik yang memungkinkan penggunaan energi lebih efisien tanpa mengurangi performa perangkat elektronik. Tim peneliti dipimpin oleh Ming Yi dan Emilia Morosan melakukan modifikasi halus pada struktur kristal dengan menambahkan sedikit unsur indium ke dalam bahan tantalum disulfida. Perubahan kecil ini mengubah simetri kristal dan menghasilkan perilaku elektron yang tidak biasa yang disebut Kramers nodal line metal. Salah satu keistimewaan dari material ini adalah kemampuannya membawa arus listrik tanpa kehilangan energi berkat sifat superconductivity-nya. Gabungan dari sifat topologis dan superconductivity ini membuat material tersebut sangat potensial digunakan untuk aplikasi teknologi elektronik masa depan, termasuk dalam komputer kuantum dan transmisi listrik efisien. Penelitian tidak hanya dilakukan di laboratorium, tetapi juga diperkuat dengan perhitungan teori menggunakan prinsip pertama yang mengkonfirmasi hasil eksperimen. Ini menunjukkan bahwa pendekatan kombinasi eksperimen dan teori memberikan validasi kuat terhadap potensi material baru ini. Temuan ini menandai kemajuan penting dalam studi material kuantum yang dapat mempercepat pengembangan teknologi elektronik hemat energi. Penelitian ini juga merefleksikan kolaborasi lintas disiplin antara fisika, ilmu material, dan teknik yang didorong oleh Smalley-Curl Institute di Rice University.

Insinyur di Brown University mengembangkan teknik baru yang menggunakan keterikatan kuantum untuk membuat hologram 3D tanpa kamera inframerah tradisional. Mereka menggunakan dual panjang gelombang foton yang saling terkait, satu inframerah untuk menerangi objek dan satu cahaya tampak untuk menghasilkan gambar. Teknik ini dapat menangkap kedalaman dan fase cahaya secara akurat, yang penting untuk membuat gambar dengan resolusi tiga dimensi yang tajam dan kaya detail. Dengan trik dua panjang gelombang, masalah pembungkusan fase yang sering muncul pada pencitraan tradisional berhasil diatasi. Keunggulan lain adalah penggunaan cahaya tampak untuk mendeteksi gambar sehingga bisa menggunakan detektor silicon murah, meski yang menerangi objek adalah cahaya infrared yang biasanya memerlukan alat mahal. Hal ini sangat bermanfaat terutama untuk pencitraan jaringan biologis yang halus. Tim berhasil membuat contoh hologram 3D dari sebuah huruf kecil 'B' sebagai demonstrasi kemampuan teknik ini. Mereka juga mempresentasikan penelitian ini pada konferensi internasional dan mendapat dukungan dana dari departemen pertahanan dan lembaga penelitian nasional. Penemuan ini membuka peluang besar untuk penggunaan pencitraan kuantum tidak hanya di bidang fisika, tapi juga dalam medis dan sains kehidupan, karena memberikan gambaran tiga dimensi yang lebih detail dan aman tanpa menggunakan kamera mahal atau menimbulkan kerusakan pada objek.

Para ilmuwan dari University of Innsbruck dan beberapa universitas terkemuka di Eropa berhasil menemukan quasipartikel unik yang dikenal sebagai anyon muncul dalam sistem satu dimensi ultradingin. Penemuan ini sangat penting karena anyon sebelumnya hanya ditemukan dalam sistem dua dimensi saja. Dalam eksperimen mereka, tim menyuntikkan sebuah pengotor bergerak dalam gas boson yang sangat dingin dan kuat berinteraksi, lalu mengamati bagaimana pengotor ini menciptakan gangguan pada gas. Gangguan ini menghasilkan quasipartikel yang mengikuti statistik pertukaran berbeda dari boson atau fermion biasa. Hal unik dari para peneliti adalah mereka mampu mengatur dan mendial fase statistik partikel itu secara halus, memungkinkan transisi dari perilaku boson ke fermion, membuka kontrol baru atas sifat kuantum materi. Temuan ini tidak hanya menambah pemahaman mendalam tentang fisika kuantum dan materi eksotis, namun juga berpotensi mengubah cara kita membangun teknologi kuantum masa depan, khususnya dalam komputasi kuantum yang tahan terhadap kesalahan. Penelitian ini dipublikasikan di jurnal Nature dan dianggap sebagai langkah penting untuk mengekplorasi dan merekayasa partikel eksotis dalam gas kuantum yang sangat terkontrol dan dapat membuka banyak peluang baru dalam ilmu pengetahuan dan teknologi.