Para peneliti dari McGill University baru saja mencapai terobosan signifikan dalam dunia fisika kuantum dengan menciptakan perangkat inovatif yang mampu menghasilkan partikel suara berukuran mikroskopis yang disebut fonon. Pencapaian ini dilakukan pada suhu yang mendekati titik nol mutlak, membuka jalan bagi pengembangan teknologi laser fonon yang di masa depan dapat mengubah lanskap komunikasi, diagnostik medis, dan teknologi sensor canggih secara fundamental.
Menurut Michael Hilke, Associate Professor of Physics sekaligus salah satu penulis studi, teknologi komunikasi modern saat ini masih sangat bergantung pada cahaya, gelombang elektromagnetik, dan arus listrik. Namun, terdapat batasan fisik di mana cahaya dan arus listrik tidak mampu merambat dengan efektif, seperti di dalam lingkungan perairan atau struktur tubuh manusia. Di sinilah gelombang suara menjadi alternatif yang jauh lebih unggul karena kemampuannya merambat di berbagai medium yang tidak dapat ditembus oleh sinyal elektromagnetik konvensional.
Perangkat mutakhir ini merupakan hasil kolaborasi riset antara McGill University dan National Research Council of Canada, dengan material kristal khusus yang disintesis di Princeton University. Inti dari teknologi ini adalah penggunaan kristal dua dimensi yang memaksa elektron mengalir melalui jalur ultra-tipis selebar beberapa atom saja. Ketika arus listrik dipaksa melewati jalur tersebut dengan kecepatan tinggi, elektron melepaskan kelebihan energinya dalam bentuk getaran suara kuantum atau fonon.
Para peneliti berhasil mengamati bahwa fonon-fonon ini dapat dihasilkan dalam pola yang dapat diprediksi dan dikendalikan. Hal ini merupakan langkah krusial menuju terciptanya perangkat praktis yang mampu memanipulasi suara pada tingkat kuantum. Eksperimen dilakukan pada rentang suhu ekstrem antara 10 mili-Kelvin hingga 3,9 Kelvin, di mana elektron berperilaku secara teratur dan memungkinkan fenomena kuantum terlihat lebih jelas.
Temuan ini menantang teori fisika yang ada saat ini. Hilke menjelaskan bahwa pada suhu nol mutlak, suara biasanya tidak dihasilkan kecuali elektron bergerak secara kolektif melampaui kecepatan suara. Studi ini membuktikan bahwa elektron tetap bisa menjadi sangat 'panas' atau aktif secara energi meskipun berada di dalam kristal yang suhunya mendekati nol mutlak, sebuah temuan yang memaksa para ilmuwan untuk mengevaluasi kembali pemahaman mereka mengenai dinamika energi dalam material elektronik canggih.
Ke depannya, tim peneliti berencana untuk mengeksplorasi penggunaan material lain seperti grafena untuk meningkatkan kecepatan dan efisiensi perangkat. Pengembangan lebih lanjut dari teknologi fonon ini diprediksi akan memberikan dampak luas, mulai dari sistem komunikasi berkecepatan tinggi yang lebih tahan gangguan, alat deteksi medis yang jauh lebih sensitif, hingga metode baru dalam mempelajari material biologis pada tingkat molekuler yang belum pernah terjamah sebelumnya.