Kecepatan keterikatan kuantum (Quantum Entanglement) diukur untuk pertama kali

[lordi]

Kecepatan keterikatan kuantum diukur untuk pertama kalinya



Dalam dunia fisika kuantum, berbagai peristiwa terjadi dengan kecepatan yang sangat tinggi. Proses yang dulunya dianggap terjadi dalam sekejap, seperti keterikatan kuantum, kini sedang diteliti dalam sepersekian detik yang sangat kecil.

Ini seperti membekukan momen singkat untuk mengungkap detail halus yang tersembunyi di depan mata.

Bersama tim peneliti dari Tiongkok, Prof. Joachim Burgdörfer dan rekan-rekannya dari Institut Fisika Teoritis di TU Wien mengukur momen singkat ini untuk memahami bagaimana keterikatan kuantum sebenarnya terjadi.

Para ilmuwan ini tidak berfokus pada keberadaan keterikatan kuantum, tetapi tertarik untuk mengungkap bagaimana hal itu dimulai — bagaimana tepatnya dua partikel menjadi terjerat kuantum?

Memahami keterikatan kuantum (Quantum Entanglement)

Dengan menggunakan simulasi komputer tingkat lanjut, mereka berhasil mengintip proses yang terjadi pada skala waktu attodetik — sepersejuta dari sepersejuta detik.

Keterikatan kuantum adalah fenomena aneh dan menarik di mana dua partikel menjadi saling terhubung sehingga mereka berbagi satu keadaan.

Ini seperti memiliki dua koin ajaib yang selalu mendarat di sisi yang sama — lemparkan satu, dan yang lain secara misterius menunjukkan hasil yang sama, meskipun jaraknya bermil-mil.

"Anda dapat mengatakan bahwa partikel tidak memiliki sifat individual, mereka hanya memiliki sifat umum. Dari sudut pandang matematika, mereka saling terkait erat, bahkan jika mereka berada di dua tempat yang sama sekali berbeda," jelas Prof. Burgdörfer.

Ini berarti bahwa mengukur satu partikel secara instan memengaruhi keadaan yang lain, tidak peduli seberapa jauh jaraknya.

Secara sederhana, partikel yang terjerat berbagi koneksi yang memungkinkan mereka "berbicara" satu sama lain secara instan. Ukur satu partikel, dan Anda akan segera mengetahui sesuatu tentang pasangannya.

Perilaku aneh ini menentang pemahaman kita sehari-hari tentang cara kerja dunia, menjadikan keterikatan salah satu konsep yang paling membingungkan dalam fisika kuantum.


Bereksperimen dengan laser dan elektron

Meskipun konsep keterikatan kuantum tampak sulit dipahami, itu tidak lagi menjadi bahan perdebatan apakah konsep itu benar atau tidak, dan bukan itu yang dibahas dalam penelitian ini.

"Kami, di sisi lain, tertarik pada hal lain — mencari tahu bagaimana keterikatan ini berkembang sejak awal dan efek fisik apa yang berperan dalam skala waktu yang sangat singkat," kata Prof. Iva Březinová, salah satu penulis publikasi ini.

Untuk mengeksplorasi hal ini, tim mengamati atom-atom yang terkena pulsa laser berfrekuensi tinggi dan sangat kuat. Bayangkan menyinari atom dengan senter berkekuatan super.

Satu elektron menjadi sangat bersemangat hingga terlepas dan terbang menjauh. Jika laser cukup kuat, elektron kedua di dalam atom juga mendapat sentakan, bergerak ke tingkat energi yang lebih tinggi dan mengubah orbitnya di sekitar nukleus.

Jadi, setelah ledakan cahaya yang kuat ini, satu elektron terlepas dengan sendirinya, dan yang lain tertinggal tetapi tidak sama seperti sebelumnya.

"Kita dapat menunjukkan bahwa kedua elektron ini kini terjerat kuantum," kata Prof. Burgdörfer. "Anda hanya dapat menganalisisnya bersama-sama — dan Anda dapat melakukan pengukuran pada salah satu elektron dan mempelajari sesuatu tentang elektron lainnya pada saat yang sama."

Saat waktu menjadi kabur

Di sinilah hal-hal menjadi sangat menarik. Elektron yang terbang menjauh tidak memiliki momen pasti saat meninggalkan atom.

"Ini berarti bahwa waktu kelahiran elektron yang terbang menjauh tidak diketahui secara prinsip. Anda dapat mengatakan bahwa elektron itu sendiri tidak tahu kapan ia meninggalkan atom," catat Prof. Burgdörfer.

Itu yang disebut superposisi kuantum, yang berarti ia ada dalam beberapa keadaan sekaligus.

Tetapi masih ada lagi. Waktu saat elektron pergi dikaitkan dengan keadaan energi elektron yang tertinggal.

Jika elektron yang tersisa memiliki energi yang lebih tinggi, elektron yang pergi mungkin lebih awal. Jika berada dalam keadaan energi yang lebih rendah, elektron kemungkinan besar akan meninggalkannya lebih lambat — rata-rata sekitar 232 attodetik kemudian.

Mengukur yang tidak terukur

Satu attodetik sangat singkat sehingga berada di luar kemampuan kebanyakan orang untuk memahaminya. Namun, perbedaan kecil ini bukan hanya teoritis.

"Perbedaan ini tidak hanya dapat dihitung, tetapi juga diukur dalam eksperimen," kata Prof. Burgdörfer.

Tim telah merancang protokol pengukuran yang menggabungkan dua sinar laser yang berbeda untuk menangkap waktu yang sulit dipahami ini.

Mereka telah berkolaborasi dengan peneliti lain yang ingin menguji dan mengamati keterikatan yang sangat cepat ini di laboratorium.

Mengapa keterikatan kuantum penting?

Memahami bagaimana keterikatan terbentuk dapat memiliki implikasi besar bagi teknologi kuantum seperti kriptografi dan komputasi.

Alih-alih hanya mencoba mempertahankan keterikatan, para ilmuwan sekarang dapat mempelajari awal mulanya. Hal ini dapat mengarah pada cara-cara baru untuk mengendalikan sistem kuantum dan meningkatkan keamanan komunikasi kuantum.

Perjalanan tidak berhenti di sini. Prof. Burgdörfer dan timnya bersemangat dengan langkah selanjutnya.

"Kami sudah berunding dengan tim peneliti yang ingin membuktikan keterikatan yang sangat cepat tersebut," ungkapnya.

Dengan menjelajahi dalam skala waktu yang sangat singkat ini, mereka tidak hanya mengamati efek kuantum — mereka juga mendefinisikan ulang cara kita memahami struktur realitas.

Keterikatan kuantum dan masa depan

Jelas bahwa dalam dunia kuantum, bahkan momen yang paling singkat pun menyimpan banyak informasi.

"Elektron tidak hanya melompat keluar dari atom. Itu adalah gelombang yang keluar dari atom, begitulah istilahnya — dan itu membutuhkan waktu tertentu," jelas Iva Březinová.

"Tepatnya selama fase inilah keterikatan terjadi, yang efeknya kemudian dapat diukur secara tepat kemudian dengan mengamati kedua elektron," simpulnya.

Jadi lain kali Anda berkedip, ingatlah bahwa dalam waktu kurang dari sepertriliun waktu tersebut, seluruh peristiwa kuantum sedang berlangsung, mengungkap rahasia yang dapat mengubah masa depan teknologi dan pemahaman kita tentang alam semesta.