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 pendekatan baru untuk mengoptimalkan kemampuan sensor kuantum yang memanfaatkan rangkaian superkonduktor. Riset terbaru tersebut dikerjakan oleh Quantum and Nano Technology Group atau QuaNTeG, dengan perhatian khusus mengatasi keterbatasan teknis pada perangkat Superconducting Quantum Interference Device atau SQUID. Sensor tersebut menawarkan kemampuan dalam mengukur perubahan medan magnet yang luar biasa halus. Keunggulan ini menempatkannya sebagai instrumen utama dalam beragam bidang riset, termasuk sistem pencitraan otak yang memerlukan tingkat sensitivitas yang presisi untuk membaca sinyal biologis.
Pengembangan yang dilakukan tim Adelaide berada di bawah arahan Associate Professor Giuseppe Tettamanzi dari School of Chemical Engineering Adelaide University. Pada pengembangan teknologi tersebut, tim juga melibatkan mahasiswa doktoral Ross Monaghan dan Jonathan Marenkovic. Temuan ilmiah yang dilaporkan dalam jurnal Physical Review Applied tersebut menghadirkan pendekatan alternatif bagi insinyur superkonduktor. Sebagai alternatif terhadap rancangan sebelumnya yang mengandalkan banyak struktur dengan ukuran berbeda, metode ini menerapkan susunan komponen yang tidak terlalu rumit. Inovasi tersebut dapat mendukung peningkatan kinerja sensor tanpa mengurangi secara sengaja sensitivitas pengukurannya.
Teknologi Pendeteksi Medan Magnet dalam Sistem Pencitraan Otak
Sensor kuantum beroperasi melalui prinsip fisika kuantum untuk mengukur perubahan lingkungan yang sulit diamati. Dalam bidang neurologi, kemampuan tersebut memegang peranan penting karena aktivitas listrik sel saraf menimbulkan medan magnet yang sulit ditangkap. Salah satu metode yang menggunakan pengukuran medan magnet otak adalah magnetoensefalografi atau MEG. Teknik tersebut memberikan kesempatan kepada tenaga ahli untuk mengamati aktivitas saraf berdasarkan perubahan medan magnet. Berbeda dari pencitraan yang mengutamakan struktur anatomi, MEG menyediakan informasi mengenai perubahan aktivitas jaringan saraf dengan resolusi temporal yang baik.
Pada perangkat berbasis superkonduktor, SQUID mengandalkan sifat material superkonduktor yang bekerja pada kondisi suhu sangat rendah. Komponen penting dalam banyak rancangan SQUID adalah Josephson junction, yaitu struktur penghubung yang berperan dalam munculnya efek kuantum pada rangkaian. Melalui mekanisme tersebut, perubahan fluks magnetik yang amat halus dapat diubah menjadi sinyal yang bisa dianalisis. Namun demikian, 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 sederhana tanpa menghilangkan keunggulan sensitivitas sensor.
Pendekatan Synthetic Area Spread pada Sensor Superkonduktor
Aspek paling menarik dari penelitian Adelaide adalah pemanfaatan struktur yang disebut bare loops. Bagian rangkaian ini merupakan loop superkonduktor yang dibuat tanpa Josephson junction. Dalam pendekatan sebelumnya, pengembang sering memanfaatkan banyak loop dengan ukuran berbeda untuk mengatasi kesulitan menentukan medan magnet absolut. Meskipun metode tersebut mampu memberikan hasil, kompleksitas rangkaian dapat menurunkan sensitivitas perangkat. Sebagai pendekatan baru, para peneliti menyusun loop dengan ukuran sama, kemudian memodifikasi beberapa bagian menjadi bare loops untuk membentuk respons magnetik yang mendukung pengukuran.
Metode inovatif ini menciptakan fenomena yang dinamai synthetic area spread. Secara sederhana, fenomena ini menyebabkan rangkaian dengan loop berukuran sama berperilaku seolah-olah memiliki banyak loop dengan luas berbeda. Karakteristik baru ini dihasilkan oleh perubahan cara sinyal magnetik berinteraksi di dalam jaringan superkonduktor. Dengan demikian, kebutuhan menggunakan berbagai ukuran fisik loop tidak lagi menjadi keharusan. Inovasi ini membuka peluang memperbaiki proses perancangan perangkat sekaligus mendukung kondisi yang penting untuk mencapai sensitivitas yang optimal.
Potensi Sensor Kuantum bagi Diagnostik dan Pemantauan Otak
Peningkatan teknologi pengukuran kuantum memberikan prospek bagi pengembangan diagnostik medis yang memerlukan pengukuran sinyal berintensitas rendah. Dalam konteks pencitraan otak, peningkatan kualitas detektor dapat mendukung sistem pengukuran menangkap perubahan medan magnet dengan lebih baik. Data yang dihasilkan berpotensi bermanfaat untuk memahami bagaimana jaringan saraf berkomunikasi selama aktivitas tertentu. Sebagai contoh, pengukuran magnetik otak memiliki kegunaan untuk mengamati dinamika jaringan saraf. Walaupun prospeknya menjanjikan, penelitian Adelaide tidak secara langsung menunjukkan bahwa rancangan baru ini sudah menghasilkan manfaat klinis langsung.
Tidak terbatas pada pemantauan aktivitas saraf, sensor superkonduktor yang semakin sensitif juga berpotensi mendukung berbagai kebutuhan pengukuran elektromagnetik. Bidang pemanfaatannya mencakup perangkat radiofrekuensi, sistem komunikasi dengan gangguan rendah, dan instrumen penelitian fisika. Pada aplikasi kesehatan, kualitas pengukuran merupakan aspek mendasar karena sinyal biologis sering kali mudah tertutup gangguan. Meski demikian, peningkatan kemampuan satu komponen sensor belum tentu langsung menghasilkan pemeriksaan yang lebih cepat bagi pasien. Banyak komponen pendukung seperti pemrosesan sinyal, pengendalian gangguan lingkungan, sistem pendinginan, dan validasi medis masih perlu dikembangkan sebelum teknologi diterapkan secara luas.
Pengujian Eksperimental dan Tantangan Pengembangan Sensor Kuantum
Untuk memastikan pendekatan yang dirancang, tim Adelaide tidak berhenti pada analisis teori dengan percobaan laboratorium. Tim pengembang menyiapkan rangkaian superkonduktor yang mengikuti model yang dikembangkan, kemudian melakukan pengamatan pada suhu sangat rendah. Hasil percobaan mengonfirmasi bahwa perangkat berperilaku sesuai prediksi teori. Temuan eksperimental tersebut memberikan dukungan kuat bahwa pengaturan bare loops mampu menciptakan synthetic area spread. Meskipun demikian, penelitian ini masih berada dalam tahapan pengembangan sebelum teknologi diterapkan dalam sistem medis nyata.
Tahap pengembangan selanjutnya adalah menyempurnakan performa sensor dan mengevaluasi kesesuaiannya untuk perangkat operasional. Selama penyempurnaan teknologi, para pengembang harus memperhatikan stabilitas perangkat, kebutuhan pendinginan, karakteristik gangguan, serta kesesuaian penggunaan dengan sistem elektronik lainnya. Salah satu keuntungan rancangan baru adalah peluang menyederhanakan proses fabrikasi karena tidak mewajibkan pembuatan banyak loop dengan ukuran yang berbeda. Di sisi lain, penyederhanaan desain tidak otomatis memastikan bahwa biaya produksi massal akan langsung turun. Konsep penelitian tersebut juga telah menjadi subjek permohonan paten internasional, sementara studi lanjutan sedang dikembangkan untuk memperluas pemanfaatan perangkat.
Kesimpulan: Masa Depan Sensor Kuantum dalam Pencitraan Otak
Penemuan peneliti Adelaide menunjukkan bahwa perubahan desain yang sederhana mampu menghadirkan kesempatan pengembangan teknologi sensor kuantum. Dengan menerapkan bare loops dan fenomena synthetic area spread, para ilmuwan telah mengembangkan solusi terhadap persoalan desain sebelumnya pada perangkat SQUID. Hasil penelitian tersebut menawarkan prospek untuk memperkuat perkembangan TEKNOLOGI pencitraan otak, pengukuran elektromagnetik, dan perangkat komunikasi sensitif. Kendati membawa harapan baru, pengujian tambahan dan pengembangan sistem harus dilakukan sebelum manfaatnya dapat dibuktikan dalam penggunaan klinis. Menurut Anda, apakah sensor kuantum dapat berkembang menjadi salah satu teknologi penting dalam pemeriksaan otak masa depan? Sampaikan pendapat Anda mengenai perkembangan teknologi ini.
