Dalam Dunia Kuantum, Berlian Berkomunikasi Satu Sama Lain

Jumat, 2 Desember 2011 -

---

Para peneliti yang bekerja di Laboratorium Clarendon di Universitas Oxford, Inggris, telah berhasil membuat satu berlian kecil berkomunikasi dengan berlian kecil lainnya dengan memanfaatkan “keterikatan kuantum”, salah satu fitur yang menggugah dalam fisika kuantum.

Keterikatan (entanglement) telah terbukti sebelumnya, namun apa yang membuat percobaan Oxford menjadi unik adalah konsepnya yang ditunjukkan dengan benda padat yang cukup besar pada suhu ruangan.

Keterikatan materi sebelumnya melibatkan partikel submikroskopik, seringkali pada suhu yang dingin.

Percobaan ini menggunakan berlian berskala milimeter, “bukan atom individu, bukan awan gas,” kata Ian Walmsley, profesor fisika eksperimental di Laboratorium Clarendon Oxford, salah satu tim peneliti internasional.

Percobaan ini dilaporkan dalam Science edisi minggu ini.

Ketika memberi kejutan listrik pada satu berlian buatan dengan pulsa laser ultra-pendek, mereka berhasil mengubah getaran berlian kedua yang terletak sejauh setengah kaki tanpa sedikitpun menyentuhnya.

“Keterikatan” berasal dari pikiran Albert Einstein, yang ironisnya hadir dengan gagasan untuk mencoba menyanggah mekanika kuantum, cabang fisika yang tidak ia yakini sepanjang hidupnya.

Berdasarkan teori ini, jika dua partikel, misalnya elektron, diciptakan bersamaan, beberapa atribut mereka akan menjadi “terikat”. Jika keduanya kemudian dipisahkan, dengan melakukan sesuatu pada yang satu, maka itu akan langsung mempengaruhi yang lainnya. Ini akan terjadi entah posisi mereka berdampingan satu sama lain ataupun terpisah jauh di alam semesta.

Sebagai contoh, elektron bertindak seolah-olah mereka memiliki magnet bar kecil yang mengarah ke atas atau bawah, digambarkan dengan sebuah atribut yang disebut “spin”. Jika kedua elektron saling terikat lewat spin mereka – atas atau bawah – dan ilmuwan mengukur spin yang satu, maka spin yang lain akan bereaksi, bahkan sekalipun yang satu berada di atas meja laboratorium di Oxford dan yang lainnya berada di sebuah planet dekat bintang Antares sejauh 1.000 tahun cahaya.

Ini bisa mengindikasikan bahwa, informasi tentang perubahan ini melakukan perjalanan yang lebih cepat dari kecepatan cahaya – yang Einstein katakan adalah tidak mungkin – atau jarak jauhnya adalah semacam ilusi.

Einstein menyebutnya sebagai “aksi seram di kejauhan”. Fisikawan Jerman Erwin Schrodinger menggunakan istilah “keterikatan” dalam secarik surat kepada Einstein. Dia pun tidak meyakini mekanika kuantum.

“Saya rasa saya bisa katakan bahwa tak ada seorangpun yang memahami mekanika kuantum,” jelas fisikawan Richard Feynman.

Meskipun demikian, mekanika kuantum kini merupakan paradigma bagi alam pada tingkat atom. Ini berfungsi sebagai dasar pada banyak teknologi modern, dari laser hingga transistor. Dan keterikatan hadir sebagai bagian dari paketnya. Para fisikawan telah menunjukkannya dalam laboratorium sejak tahun 1980-an, dan tengah digunakan dalam ekperimen laboratorium dengan blok-blok bangunan komputer kuantum.

Berlian yang digunakan Walmsley dan tim internasional berukuran sekitar 3 milimeter persegi dengan ketebalan 1 milimeter.

“Kami menggunakan laser pulsa pendek dengan durasi pulsa sekitar 100 femto-detik (seper satu detik),” katanya.

Mereka memilih berlian karena merupakan kristal, sehingga lebih mudah mengukur getaran molekulnya, dan karena transparan pada panjang gelombang yang terlihat. Cahaya dari laser mengubah semacam getaran massa dalam kristal berlian yang disebut fonon, dan pengukuran menunjukkan bahwa mereka terikat: Getaran berlian yang kedua bereaksi terhadap apa yang terjadi pada getaran yang pertama.

Dengan melakukan percobaan dengan pulsa laser yang ultra-cepat, memungkinkan para peneliti menangkap keterikatan, yang biasanya sangat berlangsung cepat pada benda-benda besar dalam suhu kamar.

“Ini tetap merupakan cara berpikir yang berlawanan tentang objek,” aku Walmsley.

“Ini adalah potongan kerja yang sangat bagus dan cerdas dengan implikasi yang berpotensi besar,” kata Sidney Perkowitz, seorang fisikawan di Universitas Emory di Atlanta, dan penulis “Slow Light: Invisibility, Teleportation and Other Mysteries of Light”, buku yang sebagian membahas tentang keterikatan. Ukuran makroskopik, dan fakta bahwa hal ini dilakukan pada suhu kamar, akan menjadi langkah penting menuju teknologi kuantum praktis untuk telekomunikasi dan komputasi, dan ke arah pemahaman yang lebih mendalam tentang bagaimana dunia kuantum dan dunia skala-manusia saling terkait.”

Kredit: Universitas Oxford
Jurnal: K. C. Lee, M. R. Sprague, B. J. Sussman, J. Nunn, N. K. Langford, X.-M. Jin, T. Champion, P. Michelberger, K. F. Reim, D. England, D. Jaksch, I. A. Walmsley. Entangling Macroscopic Diamonds at Room Temperature. Science, 2 December 2011: Vol. 334 no. 6060 pp. 1253-1256. DOI:10.1126/science.1211914