Sinda Mejri dari ESA membahas kecintaannya pada fisika, Inisiatif Lintas Sektoral Teknologi Kuantum ESA, dan bagaimana ruang angkasa dapat menjadi batas terakhir bagi inovasi kuantum.
“Saya selalu menyukai fisika karena caranya menjelaskan dunia di sekitar saya,” jelas Sinda Mejri, koordinator pimpinan Inisiatif Lintas Sektoral Teknologi Kuantum Badan Antariksa Eropa (ESA).
“Yang paling membuat saya terpesona adalah bagaimana atom – dan terutama atom dingin – dapat menjadi instrumen yang sangat presisi, mampu mengukur dan mengukur hal-hal yang terasa hampir misterius, seperti waktu dan gravitasi,” katanya kepada SiliconRepublic.com
“Karena setiap atom dari jenis yang sama adalah identik, atom membuat titik referensi yang sempurna; jam atom mengukur waktu dan sensor berbasis atom mengukur gravitasi. Ketertarikan ini membawa saya meraih gelar PhD dalam penentuan waktu yang tepat, mengerjakan jam kisi optik.”
Ini adalah jam atom ultra-presisi yang memanfaatkan laser sebagai alat untuk menjebak atom, mengukur getaran alami dan cepat, serta memungkinkan atom mengikuti waktu jauh lebih efisien daripada jam atom biasa.
Setelah meraih gelar PhD, Mejri memperoleh pengalaman signifikan di sejumlah badan antariksa nasional dan industri sebelum bergabung ESAdi mana dia bekerja pada komunikasi optik dan jam atom yang menjaga stasiun bumi di luar angkasa tetap sinkron.
“Hari ini, di ESTEC (Pusat Penelitian dan Teknologi Luar Angkasa Eropa) di Belanda, saya mengoordinasikan aktivitas kuantum lembaga tersebut. Motivasi saya tidak berubah: membuat instrumen kuantum untuk melayani aplikasi luar angkasa dalam segala aspeknya, mulai dari pengaturan waktu dan navigasi hingga penginderaan, komunikasi yang aman, dan komputasi kuantum.”
Inisiatif kolaboratif
Mejri menjelaskan bahwa teknologi kuantum secara efektif “memanfaatkan aturan-aturan yang sangat kecil” sebagai sarana untuk melaksanakan tugas-tugas yang tidak dapat dilakukan oleh perangkat klasik, sehingga menghasilkan hal-hal seperti “jam yang dapat menjaga waktu dalam satu detik selama miliaran tahun, sensor yang mendeteksi perubahan kecil dalam gravitasi bumi dan hubungan komunikasi di mana setiap penyadapan akan meninggalkan jejak”.
Inisiatif Lintas Sektor Teknologi Kuantum ESA, katanya, adalah “benang merah yang menghubungkan “berbagai rangkaian pekerjaan kuantum ESA yang terjadi”di banyak tempat sekaligus”, termasuk bidang-bidang seperti telekomunikasi, navigasi, observasi bumi, ilmu pengetahuan dan eksplorasi.
“Anggap saja ini sebagai penghubung. Kami memetakan apa yang dilakukan masing-masing tim, mengidentifikasi elemen-elemen yang digunakan bersama seperti laser, detektor foton tunggal, dan sumber atom, menghindari duplikasi, dan membangun peta jalan bersama, sehingga terobosan di satu bidang akan menguntungkan semua bidang lainnya.”
Inisiatif ini, jelasnya, memungkinkan teknologi kuantum melampaui batas-batas organisasi, khususnya dalam kaitannya dengan pengendalian biaya dan pengelolaan sumber daya.
Ambil contoh, penggunaan sensor atom dingin, yang dapat digunakan di berbagai aplikasi, seperti misi gravitasi, sistem navigasi, dan eksperimen fisika fundamental. Namun jika proyek terpecah-belah dan kehilangan koordinasi, masing-masing kelompok “mengambil risiko mendanai versinya sendiriindustri menerima sinyal yang beragam, dan hasil yang menjanjikan terhenti antara lab dan penerbangan”.
Ia menambahkan, “Inisiatif ini memberikan ESA pendekatan tunggal yang koheren terhadap kuantum: satu strategi, satu peta jalan, dan satu pintu depan bagi industri, akademisi, dan mitra seperti Komisi Eropa.”
Hingga tak terbatas dan seterusnya
Saat ini, di antara tanggung jawab lainnya, ESA berfokus pada komunikasi yang aman dan membantu membangun EuroQCI, yang merupakan jaringan komunikasi ultra-aman yang telah ditandatangani oleh 27 negara UE, termasuk Irlandia.
“ESA memimpin arsitektur segmen luar angkasanya melalui program SAGA, menggunakan satelit untuk mendistribusikan kunci kuantum pada jarak yang tidak dapat dijangkau oleh serat optik saja.,” kata Mejri.
Organisasi ini juga mengerjakan teknologi pengaturan waktu, dan khususnya proyek ‘Aces’, yang mencakup serangkaian jam sangat akurat yang dikirim ke Stasiun Luar Angkasa Internasional pada tahun 2025 dan digunakan untuk membandingkan waktu di orbit dengan jam yang berbasis di Bumi.
ESA sekarang mengembangkan hal ini untuk mengembangkan jam yang lebih tepat dan cara berbagi waktu yang tepat, yang dapat meningkatkan layanan navigasi dan pengaturan waktu di masa depan, menurut Mejri.
Selain itu, ada fokus ESA pada sensor kuantum yang menggunakan atom superdingin untuk mengukur gravitasi secara tepat. Dari luar angkasa, hal ini dapat membantu melacak perubahan air tanah, pencairan es, dan kenaikan permukaan laut, menurut Mejri.
Namun bagaimana penelitian dan inovasi saat ini dapat diterapkan pada penerapan di orbit di masa depan?
“Pergeseran ini sangat nyata. 10 tahun yang lalu, banyak dari teknologi ini hanya ada pada tabel optik laboratorium. Saat ini, perusahaan-perusahaan Eropa membangun sistem distribusi kunci kuantum yang ringkas, jam optik yang dapat diangkut, dan gravimeter yang siap digunakan di lapangan,” kata Mejri.
“Ruang angkasa menambah tantangan pada langkah terakhir. Instrumen harus bertahan dari peluncuran, radiasi dan perubahan suhu, berjalan secara mandiri selama bertahun-tahun, dan memenuhi batasan ketat pada massa dan daya. Pekerjaan kami adalah menutup kesenjangan tersebut melalui model rekayasa, uji coba di darat, dan, yang terpenting, demonstrasi di orbit.”
Namun demikian, terdapat tantangan yang harus diatasi, terutama di bidang teknik dan industri, bukan di bidang sains.
“Kita memerlukan komponen yang memenuhi syarat ruang – seperti laser dengan lebar garis sempit, detektor foton tunggal, dan sistem vakum kompak – yang dibuat di Eropa sehingga kita tidak bergantung pada segelintir pemasok non-Eropa,kata Mejri.
“Kita memerlukan kesinambungan pendanaan, karena proyek bisa terhenti antara prototipe yang berhasil dan produk yang berkualitas. Dan kita memerlukan orang-orang dengan keterampilan campuran. Namun peluangnya jauh lebih besar daripada tantangannya.
“Pewaktuan kuantum dapat membuat navigasi tidak terlalu rentan terhadap gangguan dan spoofing; penginderaan kuantum dapat menghasilkan data iklim baru; dan komunikasi kuantum dapat membantu melindungi infrastruktur penting Eropa. Bagi benua yang menginginkan kedaulatan teknologi, hal ini merupakan hadiah strategis.”