LANCASTER - Hadiah Nobel Fisika 2022 telah dianugerahkan kepada trio ilmuwan dengan percobaan perintis dalam mekanika kuantum, teori yang mencakup dunia mikro atom dan partikel.
Alain Aspect dari Université Paris-Saclay di Prancis, John Clauser dari JF Clauser & Associates di AS, dan Anton Zeilinger dari University of Vienna di Austria, akan menerima hadiah sejumlah 10 juta kronor Swedia atau sekitar 915 ribu dollar AS untuk eksperimen dengan entled foton, menetapkan pelanggaran ketidaksetaraan Bell dan mempelopori ilmu informasi kuantum.
MenurutRobert Young, pakar Fisika sekaligus Direktur Pusat Teknologi Quantum Lancaster, Universitas Lancaster, dunia mekanika kuantum memang tampak sangat aneh. Di sekolah, kita diajari bahwa kita dapat menggunakan persamaan dalam fisika untuk memprediksi dengan tepat bagaimana hal-hal akan berperilaku di masa depan, ke mana bola akan pergi jika kita menggelindingkannya menuruni bukit, misalnya.
Mekanika kuantum berbeda dari ini. Alih-alih memprediksi hasil individu, ini memberi tahu kita kemungkinan menemukan partikel subatom di tempat-tempat tertentu.Sebuah partikel sebenarnya bisa berada di beberapa tempat pada waktu yang sama, sebelum "mengambil" satu lokasi secara acak ketika kita mengukurnya.
"Bahkan Albert Einstein yang hebat sendiri merasa tidak tenang dengan hal ini, sampai pada titik di mana dia yakin bahwa itu salah," katanya dikutip dari Science Alert, baru-baru ini.
Daripada hasilnya acak, lanjutYoung,Einsteinberpikir pasti ada beberapa "variabel tersembunyi", kekuatan atau hukum yang tidak dapat kita lihat, yang dapat diprediksi mempengaruhi hasil pengukuran kita.
Beberapa fisikawan, bagaimanapun, menerima konsekuensi dari mekanika kuantum. John Bell, seorang fisikawan dari Irlandia Utara, membuat terobosan penting pada 1964, merancang tes teoretis untuk menunjukkan bahwa variabel tersembunyi yang ada dalam pikiran Einstein tidak ada.
Menurut mekanika kuantum, partikel dapat "terjerat", terhubung secara menakutkan sehingga jika Anda memanipulasi satu maka Anda secara otomatis dan segera juga memanipulasi yang lain.
Jika kengerian ini, partikel berjauhan secara misterius mempengaruhi satu sama lain secara instan, dijelaskan oleh partikel yang berkomunikasi satu sama lain melalui variabel tersembunyi, itu akan membutuhkan komunikasi yang lebih cepat dari cahaya antara keduanya, yang dilarang oleh teori Einstein.
Keterjeratan kuantum adalah konsep yang menantang untuk dipahami, pada dasarnya menghubungkan sifat-sifat partikel tidak peduli seberapa jauh jaraknya.Bayangkan sebuah bola lampu yang memancarkan dua foton (partikel cahaya) yang bergerak dalam arah yang berlawanan darinya.
Jika foton ini terjerat, mereka dapat berbagi properti, seperti polarisasinya, tidak peduli jaraknya. Bell membayangkan melakukan eksperimen pada dua foton ini secara terpisah dan membandingkan hasilnya untuk membuktikan bahwa mereka terjerat (terkait secara nyata dan misterius).
Clauser mempraktikkan teori Bell pada saat melakukan eksperimen pada foton tunggal hampir tidak terpikirkan. Pada 1972, hanya delapan tahun setelah eksperimen pemikiran Bell yang terkenal, Clauser menunjukkan bahwa cahaya memang bisa terjerat.
Sementara hasil Clauser adalah terobosan, ada beberapa alternatif, penjelasan yang lebih eksotis untuk hasil yang diperolehnya.
"Jika cahaya tidak berperilaku seperti yang dipikirkan para fisikawan, mungkin hasilnya dapat dijelaskan tanpa keterjeratan. Penjelasan ini dikenal sebagai celah dalam pengujian Bell, dan Aspect adalah yang pertama menentangnya," kata Young.
Aspect membuat eksperimen cerdas untuk menyingkirkan salah satu celah potensial terpenting dalam pengujian Bell. Dia menunjukkan foton terjerat dalam percobaan tidak benar-benar berkomunikasi satu sama lain melalui variabel tersembunyi untuk menentukan hasil tes Bell.
"Ini berarti mereka benar-benar terhubung secara menakutkan," ungkapnyan.
Dalam sains, sangat penting untuk menguji konsep yang kita yakini benar. Dan hanya sedikit yang memainkan peran yang lebih penting dalam melakukan hal ini selain Aspect. Mekanika kuantum telah diuji berkali-kali selama seabad terakhir dan bertahan tanpa cedera.
Pada titik ini, Anda mungkin dimaafkan jika bertanya-tanya mengapa penting bagaimana dunia mikroskopis berperilaku, atau bahwa foton dapat terjerat.Di sinilah visi Zeilinger benar-benar bersinar.
Kita pernah memanfaatkan pengetahuan tentang mekanika klasik untuk membangun mesin, membuat pabrik, yang mengarah ke revolusi industri. Pengetahuan tentang perilaku elektronik dan semikonduktor telah mendorong revolusi digital.
Tetapi memahami mekanika kuantum memungkinkan kita untuk mengeksploitasinya, untuk membangun perangkat yang mampu melakukan hal-hal baru. Memang, banyak yang percaya bahwa itu akan mendorong revolusi berikutnya, teknologi kuantum.
Keterikatan kuantum dapat dimanfaatkan dalam komputasi untuk memproses informasi dengan cara yang tidak mungkin dilakukan sebelumnya. Mendeteksi perubahan kecil dalam keterjeratan dapat memungkinkan sensor mendeteksi hal-hal dengan presisi lebih tinggi daripada sebelumnya.
"Berkomunikasi dengan cahaya yang terjerat juga dapat menjamin keamanan, karena pengukuran sistem kuantum dapat mengungkapkan keberadaan penyadap," ujar Young.
Karya Zeilinger membuka jalan bagi revolusi teknologi kuantum dengan menunjukkan bagaimana mungkin untuk menghubungkan serangkaian sistem terjerat bersama-sama, untuk membangun jaringan kuantum yang setara.
Pada 2022, aplikasi mekanika kuantum ini bukan fiksi ilmiah. Kita memiliki komputer kuantum pertama. Satelit Micius menggunakan keterjeratan untuk memungkinkan komunikasi yang aman di seluruh dunia. Dan sensor kuantum digunakan dalam aplikasi dari pencitraan medis hingga mendeteksi kapal selam.
Pada akhirnya, panel Nobel 2022 telah mengakui pentingnya landasan praktis yang menghasilkan, memanipulasi, dan menguji belitan kuantum dan revolusi yang dibantunya untuk didorong.
"Saya senang melihat trio ini menerima penghargaan. Pada tahun 2002, saya memulai PhD di University of Cambridge yang terinspirasi oleh pekerjaan mereka. Tujuan proyek saya adalah membuat perangkat semikonduktor sederhana untuk menghasilkan cahaya yang terjerat," tutur Young.
"Ini untuk sangat menyederhanakan peralatan yang diperlukan untuk melakukan eksperimen kuantum dan memungkinkan perangkat praktis untuk aplikasi dunia nyata dibangun. Pekerjaan kita berhasil dan itu mengherankan dan menggairahkan saya untuk melihat lompatan yang telah dibuat di lapangan sejak itu," tutupnya.
