Peneliti dari Laboratorium Nasional Oak Ridge (ORNL), bekerja sama dengan ilmuwan lainnya, telah membuat kemajuan besar dalam menciptakan material yang dapat mempercepat kemajuan teknologi komputasi kuantum, komunikasi yang lebih aman, dan deteksi yang lebih sensitif. Dengan alat canggih, termasuk mikroskop yang baru dikembangkan bernama “synthescope,” para peneliti berfokus untuk memanipulasi atom dengan presisi tinggi, memungkinkan mereka untuk menciptakan material baru dengan sifat yang diinginkan.
Mikroskop Canggih dan Peran Kecerdasan Buatan dalam Pengembangan Material
Salah satu alat kunci dalam pengembangan ini adalah mikroskop elektron transmisi pemindaian (STEM) yang dimodifikasi. Mikroskop ini memungkinkan peneliti untuk “menulis” dengan atom, menempatkan atom di lokasi yang tepat dalam material untuk menciptakan struktur atom baru. Di samping itu, penggunaan kecerdasan buatan (AI) juga telah diterapkan untuk memanipulasi atom guna meningkatkan sifat material melalui kontrol yang presisi terhadap atom dan pulsa listrik.
Komputasi Kuantum: Memahami Qubit dan Superposisi
Stephen Jesse, ilmuwan material di ORNL, menjelaskan bahwa komputasi kuantum berfungsi berdasarkan prinsip qubit, yang dapat berada dalam beberapa keadaan sekaligus berkat fenomena mekanika kuantum yang disebut superposisi. Qubit, yang lebih fleksibel dibandingkan bit tradisional dalam komputer klasik, berpotensi untuk memecahkan masalah lebih cepat, termasuk merancang obat baru dan memecahkan kode rahasia.
Namun, tantangan terbesar dalam pengembangan komputer kuantum adalah menjaga kestabilan qubit, yang sangat sensitif terhadap gangguan lingkungan seperti suhu dan getaran.
Penggunaan Mikroskop Canggih untuk Menciptakan Kombinasi Atom Baru
Peneliti di ORNL berfokus pada cara menggunakan mikroskop canggih untuk menciptakan kombinasi atom baru. Sebagai contoh, mereka berusaha untuk menanamkan atom logam dalam material tipis seperti grafen, yang memiliki struktur atom yang sangat teratur dan dapat melakukan komputasi kuantum yang cepat. Pendekatan ini diharapkan dapat mempercepat pengembangan komputer kuantum.
Teknologi Mikroskop Penerowongan Pemindaian (STM) dan Aplikasinya
Sejak pengembangan mikroskop penerowongan pemindaian (STM) pada tahun 1981, peneliti telah dapat memanipulasi atom pada skala yang sangat kecil. Salah satu contoh penting adalah eksperimen pada tahun 1989, di mana para ilmuwan menggunakan STM untuk memanipulasi 35 atom xenon pada permukaan nikel. Penelitian terbaru di ORNL, seperti yang dilakukan oleh Albina Borisevich, juga menunjukkan bagaimana berkas elektron STEM dapat digunakan untuk merubah material pada skala atom, membuka potensi untuk menciptakan material baru dengan sifat yang diinginkan.
Sintesis Atom dan Kemajuan dalam Mikroskop Electron STEM
Di ORNL, para ilmuwan menggunakan STEM untuk menembakkan berkas elektron ke material target untuk membuat lubang pada skala atom. Mereka kemudian menggunakan metode pemanasan dan teknik lain untuk memposisikan atom pada tempat yang tepat, menciptakan material baru dengan sifat yang sangat spesifik. Salah satu penelitian yang signifikan adalah eksperimen dengan dopan silikon yang memungkinkan penempatan atom silikon pada grafen dengan presisi atom.
Kemajuan dengan Sinteskop: Teknologi Baru untuk Penulisan Atom
Salah satu pencapaian terbesar dalam penelitian ini adalah pengembangan “sinteskop,” sebuah mikroskop yang menggabungkan teknik-teknik mutakhir seperti deposisi uap kimia, perlakuan laser berdenyut, dan spektroskopi optik. Sinteskop memungkinkan para ilmuwan untuk mensintesis atom dengan lebih presisi, berpotensi membuka jalan untuk material yang mendukung komputasi kuantum dan aplikasi teknologi lainnya.
Potensi untuk Revolusi Teknologi Kuantum
Dengan alat-alat baru ini, ORNL berada di garis depan penelitian yang dapat mengubah cara kita melihat dan mengembangkan teknologi komputasi kuantum. Penelitian ini tidak hanya berpotensi untuk menciptakan komputer kuantum yang lebih kuat, tetapi juga untuk meningkatkan teknologi mikroelektronika, komunikasi kuantum, dan bahkan sintesis material baru yang dapat mengubah berbagai industri.
penulis:Dafa Aditya.f
