Energi, Supporting

Teknologi Kuantum Mekanik Singkat Waktu Pekerjaan dari 5 Jam Jadi 10 Detik

ShareApa mungkin teknologi kuantum mekanik mampu menyingkat waktu pekerjaan dari 5 jam menjadi 10 detik? Seperti tidak masuk akal dan apa yang...

Written by Erwin Prasetyo · 2 min read >
Teknologi Kuantum Mekanik

Apa mungkin teknologi kuantum mekanik mampu menyingkat waktu pekerjaan dari 5 jam menjadi 10 detik? Seperti tidak masuk akal dan apa yang dimaksud dengan pekerjaan?

Teknologi Kuantum Mekanik
Tahap penguat utama dari sistem laser serat yang menghasilkan pulsa energi yang besar. Teknologi kuantum mekanik singkat waktu pekerjaan dari 5 jam jadi 10 detik (Foto/©: Fraunhofer IOF, Marco Plötner, Walter Oppel)

Apa manfaat teknologi kuantum dan kaitannya dengan sektor industri? Sekadar catatan, kuantum merupakan dasar  fisika modern agar kita memahami sifat dan perilaku materi dan energi di tingkat atom dan subatomik.

Kadang-kadang sifat dan perilaku materi dan energi pada tingkat atom juga dinamai sebagai fisika kuantum dan mekanika kuantum. Contoh aplikasi, kenapa waktu di seluruh dunia bisa sama?

Jam atau arloji—termasuk semua alat elektronik dan mesin yang mesin penanda waktu yang sangat tepat dengan menggunakan kerja berdasarkan  prinsip teori kuantum yang dapat mengukur waktu.

Kalau pun ada zona waktu yang disebut  Greenwich Mean Time (GMT) atau Coordinated Universal Time (UTC)  —Nusantaa dibagi atas  Waktu Idonesia Bagian Barat-Tengah-Timur—dibuat berdasarkan letak geografis.  

Teknologi kuantum mampu memantau frekuensi radiasi spesifik yang diperlukan untuk membuat elektron melompat di antara tingkat energi dengan contoh waktu.

Bagaimana penjelasan yang lain? Contohnya miniatur sirkuit elektronik yang berfungsi demikian optimal sehingga efek mekanika kuantum menjadi lebih nyata.

Dengan menggunakan spektrometer foto elektron, keadaan fisika padat dan pengembang material dapat diketahui lebih lanjut dalam proses berbasis elektron.

Efek tidak dapat dijelaskan dengan fisika klasik atau mekanika klasik atau elektrodinamika. Kita  membutuhkan mekanika kuantum untuk menjelaskannya.

Gangguan antarelektron adalah efek kuantum, dan keterikatan merupakan efek kuantum. Peluruhan radioaktif menimbulkan efek kuantum. Bagaimana mengatasi gangguan itu?

Tim peneliti di Fraunhofer membantu merevolusi teknologi efek mekanika kuantum dengan menggunakan spektrometer baru yang beroperasi dengan stuan megahertz.

Akan tetapi, pandangan kita terbatas pada makroskopis: ketika kita melihat suatu objek, kita hanya melihat permukaannya saja.

Namun, pada skala nano (sangat kecil) maka gambar yang sama sekali berbeda akan muncul—termasuk atom, elektron dan pita elektronik—berlaku aturan mekanika kuantum.

Para ahli fisika solid-state dan pengembang material tertarik untuk meneliti lebih lanjut bahan-bahan bangunan yang sangat kecil itu.

Misalnya, dalam sirkuit elektronik meski ukurannya sangat kecil namun efek mekanika kuantum sudah terlihat. Spektroskopi fotoelektron memungkinkan pandangan atom, keadaan energinya dan elektronnya.

Prinsipnya: Satu menembak dengan laser foton berenergi tinggi, sehingga partikel cahaya, pada permukaan benda padat untuk diperiksa yang berbentuk seperti rangkaian listrik.

Cahaya berenergi tinggi mengeluarkan elektron dari jaringan atom. Bergantung pada seberapa dalam elektron berada di dalam atom—lebih tepatnya berada di pita energi—hal itu mencapai detektor lebih cepat atau dapat lebih lambat.

Selama periode waktu yang dibutuhkan elektron untuk mencapai detektor, pengembang material dapat menarik kesimpulan tentang keadaan energetik dari pita elektron dan struktur komposit atom dalam keadaan padat.

Seperti halnya sprint, semua elektron harus dimulai pada saat yang sama. Jika hal itu tidak dilakukan, kita tidak dapat menganalisis kecepatan elektron.

Sprint merupakan periode waktu yang dibutuhkan untuk mengembangkan suatu produk.

Dengan kata lain, sprint dibutuhkan untuk mengevaluasi hasil suatu pekerjaan apakah berhasil atau tidak dan harus diselesaikan pada waktu yang telah ditentukan.

Seperti berlaku umum hasil sprint dapat dicapai dengan memancarkan gelombang radiasi laser.

Penjelasan sederhana, seseorang menembak dengan laser ke permukaan objek dan dapat melihat bahan yang telah melarut dan kemudian menembakkan laser lagi.

Biasanya, laser bekerja dalam satuan kilohertz agar laser memancarkan beberapa ribu pulsa cahaya laser per detik.

Akan tetapi, jika melepaskan terlalu banyak elektron dengan satu pulsa pada saat yang sama, cahaya akan saling tolak  dan sukar mengukurnya. Kita harus memperbaikinya. Bagaimana caranya?

Turunkan kekuatan laser. Untuk dapat mengukur elektron yang cukup dan untuk membuat hasil yang dapat diandalkan, seseorang harus merencanakan waktu pengukuran dengan waktu yang lama.

Tim ahli menyebutkan cara tadi kadang-kadang tidak praktis.  Sampel dan parameter sumber balok tidak dapat dijaga cukup stabil selama periode waktu yang lama.

Bagaimana cara menyingkat waktu pengukuran dari lima jam menjadi sepuluh detik?

Para peneliti di Institut Fraunhofer yang bekerja sama dengan lembaga Max Planck Institute for Quantum Optics mengembangkan spektrometer fotoelektron yang bekerja pada 18 megahertz.

Artinya pulsa beberapa ribu kali lebih banyak mengenai permukaan dibanding menggunakan spektrometer konvensional.

Cara ini secara drastis memengaruhi waktu yang dibutuhkan untuk pengukuran yakni pekerjaan (dilakukan alat) yang sejenis. Bagaimana cara peneliti menyingkat waktu bekerja dari 5 jam menjadi 10 detik?

Uraian lanjutan  teknologi kuantum mekanik singkat waktu pekerjaan dari 5 jam jadi 10 detik simak artikel lain.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *