Sebuah terobosan signifikan dalam metrologi listrik telah dicapai oleh tim ilmuwan yang berhasil mengembangkan perangkat kuantum tunggal yang mampu mengukur tiga unit fundamental listrik secara akurat: ampere, volt, dan ohm. Inovasi ini menjanjikan penyederhanaan proses pengukuran listrik, peningkatan presisi secara substansial, dan pengurangan potensi kesalahan manusia.
Perangkat ini mengintegrasikan resistor anomali Hall kuantum (QAHR) dan standar tegangan Josephson terprogram (PJVS) dalam satu unit cryostat. Lingkungan suhu rendah yang diperlukan untuk operasional kedua komponen ini berhasil diatasi dengan memanfaatkan material baru yang menunjukkan fungsi kuantumnya tanpa memerlukan medan magnet. Kemampuan untuk mengintegrasikan kedua sistem ini, yang biasanya membutuhkan kondisi operasi berbeda, merupakan tantangan teknis yang berhasil diatasi oleh para peneliti.
Beroperasi berdasarkan prinsip mekanika kuantum, perangkat terpadu ini mampu mengukur tegangan mulai dari 0,24 milivolt hingga 6,5 milivolt dengan kesalahan minimal. Selain itu, perangkat ini memberikan pengukuran resistansi dan arus listrik dengan presisi yang sangat tinggi. Teknologi ini diperkirakan akan diadopsi oleh laboratorium-laboratorium terkemuka dan institusi pengukuran nasional, yang berpotensi menghasilkan data yang lebih akurat dan andal di berbagai bidang.
Penelitian ini, yang diterbitkan dalam jurnal Nature Electronics, menyoroti kemajuan dalam material topologi dan desain cryostat. Kemajuan ini membuka jalan bagi pengembangan instrumen kuantum multifungsi di masa depan. Integrasi standar kuantum untuk voltase dan resistansi dalam satu perangkat, seperti yang dicapai melalui efek Hall anomali kuantum (QAHE), memungkinkan realisasi standar arus listrik melalui hukum Ohm. Hal ini sejalan dengan upaya global untuk mendefinisikan ulang unit-unit SI berdasarkan konstanta fundamental alam, yang bertujuan untuk meningkatkan akurasi dan stabilitas pengukuran listrik secara universal.
Peningkatan presisi dalam pengukuran listrik sangat penting untuk kemajuan ilmiah dan teknologi, memastikan keandalan data dan memungkinkan penemuan baru. Pengembangan perangkat terintegrasi ini tidak hanya menyederhanakan pengukuran tetapi juga membuka kemungkinan baru untuk aplikasi teknologi kuantum di masa depan.