‘Aksi misterius pada jarak jauh’—panduan pemula tentang keterkaitan kuantum dan mengapa hal itu penting
Banyak pemerintah dan perusahaan teknologi sedang menanamkan dana besar dalam teknologi kuantum. Di Selandia Baru, yang baru saja diumumkanInstitut Teknologi Lanjutanjuga dijadikan fokus pada bidang penelitian ini.
Berlangganan ke kaminewsletteruntuk pembaruan berita teknologi terbaru.
Dengan berkembangnya teknologi kuantum, kami berargumen bahwa literasi kuantum menjadi penting untuk diskusi dan kebijakan yang terinformasi mengenai implikasi sosial yang mungkin sangat mendalam.
Teknologi kuantum didasarkan pada mekanika kuantum, sebuah teori dasar yang menjelaskan struktur materi dan telah memungkinkan desain banyak perangkat yang bermanfaat seperti transistor, sirkuit mikro, dan laser.
Kata “kuantum” berasal dari fisikawan Jerman Max Planck, yang mengusulkan bahwa energi hanya dapat muncul dalam paket terpisah, atau kuantum.
Ketika atom menyerap atau memancarkan kuantum energi, mereka berpindah antara tingkat energi yang terkuantisasi. Teknologi baru memanfaatkan sifat kuantum dari tingkat-tingkat ini untuk mengembangkan komputer super cepat, sensor presisi tinggi, dan enkripsi yang ditingkatkan.
Salah satu bahan utama dalam hampir semua jenis teknologi kuantum adalah fenomena yang dikenal sebagai “keterkaitan kuantum.” Ini memiliki implikasi yang benar-benar aneh yang pernah disebut Albert Einstein sebagai “tindakan misterius pada jarak jauh.” Di kalangan non-fisikawan, hal ini biasanya menimbulkan kecemasan atau ketertarikan.
Konsep mekanika kuantum terkadang diintegrasikan—dan dalam prosesnya terkadang disalahgunakan—dalam budaya populer.
Keterkaitan kuantum juga tidak terhindar dari nasib ini. Beberapa penulis fiksi ilmiah menggunakan konsep ini sebagai alat untuk membuat hal yang tidak mungkin terlihat masuk akal.
Misalnya, dalam novel karya Liu Cixin tahun 2008Masalah Tubuh Tiga, sebuah peradaban alien menggunakan pasangan partikel terjerat untuk mempertahankan komunikasi yang lebih cepat dari cahaya (super-luminal) dengan Bumi. Untuk jelasnya,ini tidak mungkin.
Entanglement kuantum tidak dapat melampaui batas kecepatan cahaya, tetapi masih bisa membuat beberapa hal yang luar biasa bekerja. Ini termasuk sensor yang ditingkatkan kuantum untuktingkatkan aplikasi dalam kedokteran dan pemantauan lingkungandan dalam pengukuran presisi seperti yangdetektor gelombang gravitasi LIGOdi Amerika Serikat.
Komputer kuantum juga dapat memecahkan masalah tertentu yanghampir tidak dapat diselesaikan oleh komputer klasik, sepertimemodelkan mekanika bagaimana protein melipat diri.
Dan kriptografi kuantum akan melindungi informasi dengan lebih baik denganmenyediakan protokol enkripsi yang tidak dapat didengar oleh pihak ketiga—sekaligus mampu mendeteksi gempa bumi di sisi lain.
Dunia kuantum liar
Keterkaitan hanya bekerja dengan hal-hal kuantum dan muncul paling jelas ketika hanya ada dua tingkat energi.
Komputer klasik menyimpan informasi dalam bit, di mana setiap bit dapat berupa 0 atau 1. Dalam komputer kuantum, bit digantikan oleh “qubit”, masing-masing memiliki dua tingkat energi yang biasanya diberi label |0⟩ dan |1⟩.
Berbeda dengan bit klasik, qubit dapat berada dalam “superposisi,” yang berarti bisa berupa |0⟩ dan |1⟩ sekaligus, hingga seorang pengamat memeriksa keadaan qubit tersebut.
Pengukuran ini menghasilkan 0 atau 1, tergantung pada bagian relatif dari keadaan |0⟩ dan |1⟩ dalam superposisi. Jika hasilnya 0, keadaan qubit setelah pengukuran menjadi |0⟩. Demikian pula, jika hasilnya 1, keadaannya menjadi |1⟩.
Untuk membahas keterkaitan, kita perlu mempertimbangkan setidaknya dua qubit dalam keadaan terkait. Kami menggunakan keadaan yang didefinisikan secara matematis sebagai |Φ+⟩ (lihat gambar di bawah ini).
Mari kita bayangkan dua insinyur kuantum, yang kami beri nama Alice dan Bob dalam ilustrasi kami. Masing-masing mengambil satu qubit dari pasangan tersebut dan pergi ke tempat yang jauh berjauhan. Ketika mereka mengukur qubit mereka, keduanya akan mendapatkan 0 atau 1 dengan probabilitas yang sama.
Jika mereka mengulangi eksperimen ini dengan banyak pasangan qubit terjerat lainnya yang disiapkan dalam |Φ+⟩ negara dan catatkan hasil mereka, keduanya akan menemukan rangkaian acak dari 0 dan 1.
Tetapi ketika mereka membandingkan daftar mereka, mereka akan menemukan sesuatu yang mengagumkan: setiap kali Alice mengukur 0, Bob juga akan mengukur 0 pada qubit yang sesuai, dan sebaliknya. Hasilnya sangat berkorelasi sempurna, meskipun kedua keadaan mereka tidak ditentukan sebelum pengukuran.
Seperti halnya, ketika Alice melakukan pengukurannya, qubit Bob secara instan “mengetahui” dan berubah menjadi keadaan yang sama.
Einstein sangat terganggu oleh perilaku yang tidak intuitif ini, sehingga ia yakin kuat bahwa mekanika kuantum pasti tidak lengkap, dan teori yang lebih baik akan mengandung variabel tersembunyi yang menentukan hasil pengukuran sebelum pasangan tersebut bahkan dipisahkan.
Namun, eksperimen pada tahun 1980-an secara pasti telah menolak teori variabel tersembunyi lokal seperti itu. Untuk demonstrasi mereka bahwa Einstein salah,tiga fisikawan memenangkan Hadiah Nobel pada tahun 2022.
Kontribusi Selandia Baru
Kami telah mengilustrasikan keterkaitan menggunakan pasangan qubit. Namun secara fundamental, keterkaitan dapat terjadi antara berbagai jenis sistem fisik, dan inilah tempat peneliti dari Selandia Baru membuat kontribusi signifikan.
Superkonduktoradalah bahan yang memiliki hambatan listrik nol ketika didinginkan di bawah suhu tertentu dan pada saat yang sama mengusir medan magnet. Mereka berguna untuk membuat magnet kuat.
Untuk membuat logam menjadi superkonduktor, elektron membentuk pasangan terjerat, yang dikenal sebagai pasangan Cooper. Sebuah tim peneliti yang melibatkan salah satu dari kami baru-baru ini mengusulkan suatu skema untuk mengekstrak pasangan elektron terjerat dari superkonduktor danpindahkan keterkaitan mereka ke fotonkuanta cahaya.
Kelompok penelitian lain telah berhasildua atom yang terjalin didinginkan hingga mendekati nol mutlak.
Untuk memperluas penelitian dan membangun industri berdasarkan teknologi kuantum, kita memerlukan investasi yang tepat sasaran untuk mendirikan sebuahTenaga kerja siap kuantum. Bukan hanya kita harus secara aktif berkontribusi terhadap dan memanfaatkan upaya kuantum global, kita juga harus meningkatkan literasi kuantum di semua tingkat masyarakat—dimulai dari sekolah.
Artikel ini dipublikasikan ulang dariPerbincangandi bawah lisensi Creative Commons. Bacaartikel asli.
Disediakan oleh The Conversation
Cerita ini pertama kali diterbitkan diBisakimia.
- 100 Soal & Kunci Jawaban Bahasa Inggris Kelas 8 SMP Semester 1 (Kurikulum Merdeka 2025) - December 11, 2025
- ‘Aksi misterius pada jarak jauh’—panduan pemula tentang keterkaitan kuantum dan mengapa hal itu penting - December 11, 2025
- Mengapa Serangan Jantung Bisa Tanpa Gejala? Ini Penjelasan Dokter Jantung - December 11, 2025
Leave a Reply