Ilmuwan Temukan Cara Baru untuk Memperkuat Cahaya Lewat Dunia Kuantum

Ilustrasi di atas menunjukkan bagaimana cahaya bisa diubah menjadi frekuensi lebih tinggi (HHG) di wilayah terahertz, yaitu gelombang elektromagnetik di antara cahaya inframerah dan gelombang radio.(Doc Science Daily)

PARA ilmuwan baru-baru ini berhasil membuat terobosan penting dalam dunia optika dan fisika kuantum. Mereka menemukan cara untuk “memperkuat” cahaya hingga mencapai frekuensi yang sebelumnya sulit dijangkau manusia.

Temuan ini membuka peluang besar untuk menciptakan teknologi masa depan seperti komunikasi super cepat, pemindai medis canggih, hingga perangkat komputer kuantum yang lebih efisien.

Penelitian ini dilakukan oleh tim yang dipimpin Miriam Serena Vitiello dan dipublikasikan di jurnal Light: Science & Applications. Dalam riset tersebut, timnya berhasil memperluas kemampuan high-order harmonic generation (HHG), sebuah proses yang mengubah cahaya menjadi versi “next level-nya”, dengan frekuensi jauh lebih tinggi dari sumber aslinya.

Selama ini, para ilmuwan kesulitan menghasilkan frekuensi terahertz (THz), yaitu wilayah di antara gelombang cahaya dan gelombang radio. Frekuensi ini sangat berguna untuk berbagai teknologi, tetapi sulit dicapai karena sebagian besar bahan memiliki struktur yang terlalu simetris.

Untuk mengatasi hal itu, tim peneliti menggunakan material kuantum unik bernama topological insulator (TI).  Bagian dalam material ini bersifat isolator (tidak menghantarkan listrik), tetapi permukaannya bisa menghantarkan arus listrik, ini disebut sebagai sifat yang unik. Sifat ganda ini membuatnya ideal untuk memanipulasi cahaya.

Para peneliti kemudian membuat struktur sangat kecil bernama split ring resonators, semacam cincin logam mikro yang bisa mengatur cahaya. Struktur ini digabungkan dengan lapisan tipis bahan kuantum khusus seperti Bi₂Se₃ dan campuran (InₓBi₁₋ₓ)₂Se₃. Hasilnya, cahaya yang melewati bahan tersebut menjadi jauh lebih kuat.

Hasilnya, tim berhasil menghasilkan cahaya pada frekuensi ganjil dan genap di wilayah terahertz. Mereka mencatat peningkatan frekuensi antara 6,4 THz hingga 9,7 THz, sekaligus membuktikan bagaimana bagian dalam dan permukaan material kuantum berperan bersama dalam menghasilkan sinar tersebut.

Temuan ini bukan hanya memperkuat teori-teori lama yang sebelumnya belum terbukti, tapi juga membuka jalan bagi pembuatan sumber cahaya terahertz yang kecil, fleksibel, dan efisien. Ke depannya, teknologi ini bisa diterapkan untuk komunikasi nirkabel ultra cepat, sistem keamanan berbasis sensor, hingga pencitraan medis tanpa radiasi berbahaya.

“Penemuan ini menunjukkan bagaimana dunia kuantum bisa membantu kita menciptakan perangkat optik masa depan yang lebih kuat dan lebih cepat,” ujar tim peneliti dalam laporannya dikutip dari laman Science Daily.

Sumber: Science Daily.