Para peneliti dari Universitas Jenewa (UNIGE), bersama dengan Universitas Salerno dan Institut CNR-SPIN, telah berhasil menyajikan bukti eksperimental pertama mengenai sifat geometris fundamental yang melekat pada material kuantum. Publikasi mereka di jurnal bergengsi *Science* edisi 2025 ini merinci bagaimana elektron bergerak dalam material tersebut, dengan lintasan yang melengkung menyerupai bagaimana gravitasi mempengaruhi cahaya.
Penemuan inti dari penelitian ini adalah konsep "metrik kuantum," sebuah ukuran yang mengkuantifikasi kelengkungan ruang kuantum yang ditempati oleh elektron. Meskipun mekanika kuantum secara tradisional menggambarkan perilaku partikel melalui fungsi gelombang dan probabilitas, metrik kuantum ini mengungkap struktur geometris tersembunyi yang secara fundamental memengaruhi dinamika elektron. Konsep ini, yang telah menjadi subjek teori selama lebih dari dua dekade, kini menandai deteksi eksperimental pertama dari efek nyata metrik kuantum, sebuah pencapaian monumental dalam fisika material.
Tim riset memfokuskan investigasi mereka pada antarmuka antara strontium titanate (SrTiO₃) dan lanthanum aluminate (LaAlO₃), sebuah sistem yang dikenal memiliki gas elektron dua dimensi dengan sifat elektronik unik. Dengan menerapkan medan magnet yang intens, para ilmuwan berhasil mendistorsi lintasan elektron, mengekspos pengaruh halus namun kritis dari metrik kuantum yang sebelumnya sulit dideteksi. Pengamatan ini mengkonfirmasi bahwa metrik kuantum adalah properti intrinsik yang hadir dalam berbagai material kuantum.
Profesor Andrea Caviglia dari UNIGE menyoroti pentingnya temuan ini, menyatakan bahwa konsep metrik kuantum, yang telah ada selama sekitar 20 tahun, kini tidak lagi dianggap sebagai konstruksi teoretis semata. Giacomo Sala, penulis utama studi, menambahkan bahwa kehadiran metrik kuantum dapat diungkap dengan mengamati bagaimana lintasan elektron terdistorsi di bawah pengaruh gabungan metrik kuantum dan medan magnet intens. Temuan ini memberikan para peneliti alat baru untuk mengkarakterisasi sifat elektronik, optik, dan transport secara lebih presisi, yang sangat penting untuk desain material di masa depan.
Analogi dengan relativitas umum sangatlah mencolok: sebagaimana objek masif melengkungkan ruang-waktu, metrik kuantum melengkungkan ruang Hilbert abstrak yang ditempati elektron, memengaruhi gerakan dan interaksi mereka. Pergeseran konseptual dari geometri gravitasi ke geometri kuantum ini membuka jalan bagi perangkat yang memanfaatkan sifat material intrinsik ini pada frekuensi terahertz, yang vital untuk komunikasi canggih dan pemrosesan informasi kuantum. Penelitian ini, yang bertepatan dengan perayaan 100 tahun mekanika kuantum pada tahun 2025, menegaskan kembali peran sentral fisika dalam mendorong inovasi teknologi.