Dunia kuantum seringkali bertentangan dengan akal sehat. Peraih Nobel Richard Feynman pernah berkata: "Saya pikir saya dapat dengan aman mengatakan bahwa tidak ada yang memahami mekanika kuantum." Teleportasi kuantum hanyalah salah satu fenomena aneh dan tampaknya tidak logis.
Pada 2017, peneliti dari China memindahkan objek tersebut ke luar angkasa. Itu bukan manusia, bukan anjing, atau bahkan molekul. Itu adalah foton. Atau lebih tepatnya, informasi yang menjelaskan foton tertentu. Tapi kenapa ini disebut teleportasi?
Intinya adalah bahwa teleportasi kuantum tidak ada hubungannya dengan teleportasi. Sebaliknya, ini adalah masalah menciptakan internet yang tidak bisa diretas. Tetapi sebelum kita langsung membahas masalah ini, mari kita bicara tentang sebuah paradoks.
Fisikawan brilian dan penulis Teori Relativitas Umum dan Khusus, Albert Einstein, menganggap mekanika kuantum sebagai teori yang cacat. Pada tahun 1935, bersama dengan fisikawan Boris Podolsky dan Nathan Rosen, dia menulis sebuah artikel di mana dia mendefinisikan sebuah paradoks yang meragukan hampir semua hal yang berhubungan dengan mekanika kuantum - paradoks EPR.
Mekanika kuantum adalah ilmu tentang aspek terkecil alam semesta: atom, elektron, kuark, foton, dan sebagainya. Ini mengungkapkan aspek paradoks dan terkadang kontradiktif dari realitas fisik. Salah satu aspek tersebut adalah kenyataan bahwa dengan mengukur sebuah partikel, Anda "mengubahnya". Fenomena ini akhirnya disebut efek pengamat: tindakan mengukur suatu fenomena mempengaruhi secara tidak dapat diperbaiki.
Deskripsi skema pengaturan eksperimental untuk teleportasi foton ke luar angkasa / China Academy of Sciences.
Seringkali, untuk mengamati atom, kita menyinari atom itu. Foton cahaya ini berinteraksi dengan partikel, sehingga memengaruhi posisinya, momentum sudut, putaran, atau karakteristik lainnya. Di dunia kuantum, menggunakan foton untuk mengamati atom sama dengan menggunakan bola bowling untuk menghitung pin di ujung arena bowling. Akibatnya, tidak mungkin untuk mengetahui secara pasti semua sifat suatu partikel, karena dalam proses mempelajarinya, pengamat mempengaruhi hasil.
Efek pengamat sering dikacaukan dengan gagasan bahwa kesadaran entah bagaimana dapat mempengaruhi atau bahkan menciptakan kenyataan. Faktanya, tidak ada yang supernatural tentang efek ini, karena tidak membutuhkan kesadaran sama sekali.
Video promosi:
Foton yang bertabrakan dengan atom menghasilkan efek pengamat yang sama terlepas dari apakah mereka bergerak ke arahnya karena tindakan dari sisi kesadaran manusia atau tidak. Dalam hal ini, "mengamati" hanya untuk berinteraksi.
Kita tidak bisa menjadi pengamat luar. Dalam sistem kuantum, seseorang selalu mengambil bagian aktif, mengaburkan hasilnya.
Justru inilah yang tidak disukai Albert Einstein. Baginya, ambiguitas yang melekat ini menunjukkan ketidaklengkapan dalam mekanika kuantum yang perlu dihilangkan. Ilmuwan percaya bahwa kenyataan tidak bisa begitu bisa diandalkan. Inilah tepatnya yang dimaksud dengan ungkapan terkenalnya: "Tuhan tidak bermain-main dengan Semesta."
Dan tidak ada yang lebih menekankan kelemahan mekanika kuantum selain paradoks keterjeratan kuantum.
Kadang-kadang, dalam skala kuantum, partikel dapat saling berhubungan sedemikian rupa sehingga mengukur sifat satu partikel secara instan memengaruhi partikel lainnya, tidak peduli seberapa jauh jaraknya. Ini adalah keterjeratan kuantum.
Menurut teori relativitas Einstein, tidak ada yang bisa bergerak lebih cepat daripada cahaya. Namun, keterjeratan kuantum tampaknya melanggar aturan ini. Jika satu partikel terjerat dengan yang lain, dan setiap kemungkinan perubahan yang terjadi dengan salah satunya memengaruhi partikel lainnya, maka pasti ada semacam hubungan di antara mereka. Jika tidak, bagaimana mereka dapat saling mempengaruhi? Tetapi jika ini terjadi secara instan, terlepas dari jaraknya, koneksi ini harus terjadi lebih cepat daripada kecepatan cahaya - karenanya merupakan paradoks EPR.
Jika Anda mencoba mengukur celah yang dilewati elektron selama percobaan dengan dua celah, Anda tidak akan mendapatkan pola interferensi. Sebaliknya, elektron tidak akan berperilaku seperti gelombang, tetapi seperti partikel "klasik".
Einstein menyebut fenomena ini sebagai "aksi seram dari kejauhan". Baginya, seluruh bidang mekanika kuantum tampak tipis seperti keterjeratan kuantum. Sampai akhir hayatnya, fisikawan tersebut mencoba untuk "menambal" teori tersebut, tetapi tidak berhasil. Tidak ada yang perlu diperbaiki.
Setelah kematian Einstein, berulang kali dibuktikan bahwa mekanika kuantum benar dan berfungsi, meskipun sering kali bertentangan dengan akal sehat. Para ilmuwan telah memastikan bahwa paradoks keterjeratan kuantum adalah fenomena nyata, dan secara umum bukan paradoks. Terlepas dari kenyataan bahwa keterjeratan terjadi secara instan, tidak ada informasi yang dapat ditransfer antar partikel lebih cepat dari kecepatan cahaya.
Bagaimana semua ini berhubungan dengan teleportasi kuantum? Mari kembali ke topik kita. Faktanya adalah dengan cara ini informasi masih dapat ditransfer. Inilah yang dilakukan oleh para peneliti dari China pada tahun 2017. Meski disebut "teleportasi", nyatanya para ilmuwan telah melakukan transfer informasi antara dua foton yang terjerat.
Ketika sinar laser diarahkan melalui kristal khusus, foton yang dipancarkannya terjerat. Jadi, ketika satu foton diukur dalam pasangan terjerat, keadaan foton lainnya segera diketahui. Jika Anda menggunakan status kuantumnya sebagai pembawa sinyal, maka informasi dapat ditransfer di antara dua foton. Hal ini telah dilakukan sebelumnya di laboratorium di seluruh dunia, tetapi belum pernah proses ini terjadi pada jarak seperti itu.
Peneliti China telah mengirim foton terjerat ke satelit 1.400 kilometer di atas Bumi. Mereka kemudian menjerat foton yang tersisa di planet dengan foton ketiga, yang memungkinkannya mengirim status kuantumnya ke foton di satelit, sehingga secara efektif menyalin foton ketiga di orbit. Namun, foton ketiga tidak secara fisik ditransfer ke satelit. Hanya informasi tentang status kuantumnya yang dikirim dan dipulihkan.
Jadi itu bukan teleportasi gaya Star Trek. Namun terobosan terbesar dalam eksperimen ini bukanlah teleportasi, melainkan komunikasi.
Internet kuantum yang didasarkan pada partikel yang terjerat hampir tidak mungkin diretas. Dan semua berkat efek pengamat.
Jika seseorang mencoba mencegat salah satu transmisi kuantum ini, pada dasarnya, itu akan menjadi upaya untuk mengamati partikel, yang - seperti yang telah kita ketahui - akan mengubahnya. Transmisi yang dikompromikan akan segera terlihat, karena partikel akan berhenti terjerat atau transmisi akan hancur total.
Quantum Internet akan menjadi jaringan komunikasi yang hampir 100% aman. Tanpa akses ke partikel yang terjerat, tidak ada yang bisa meretasnya. Dan jika seseorang mendapatkan akses ke salah satu partikel yang terjerat, mereka akan segera menyadarinya, karena partikel tersebut akan menghilang, yang berarti Internet akan berhenti bekerja. Beginilah cara ini bisa lebih berguna daripada perangkat teleportasi foton.
Para peneliti harus melakukan lebih dari satu juta upaya untuk berhasil menjerat lebih dari 900 partikel. Karena foton harus melewati atmosfer kita, ada kemungkinan besar foton akan berinteraksi dengan partikel lain, oleh karena itu, akan "diamati", menghilangkan keterjeratan dan menyelesaikan transmisi.
Teleportasi kuantum kehilangan semua informasi tentang partikel aslinya, tetapi membuat salinan identik di ujung lain / & copy; Jim Al-Khalili / Teleportasi kuantum kehilangan semua informasi tentang partikel aslinya, tetapi membuat salinan identik di ujung lain / Jim Al-Khalili.
Akankah suatu hari kita - suatu saat di masa depan yang jauh - menggunakan teknik yang sama ini untuk memindahkan objek besar atau bahkan orang? Secara teori, ya. Ini akan menjerat setiap partikel dalam tubuh dengan jumlah partikel yang sama di tempat tujuan. Setiap keadaan dan posisi semua partikel Anda perlu dipindai dan dipindahkan ke lokasi lain. Partikel yang menunggu akan menjadi terjerat dan menerima informasi yang diteruskan kepadanya, dengan segera mengasumsikan keadaan yang identik dengan partikel aslinya. Ini pada dasarnya adalah hal yang sama yang terjadi pada foton dalam percobaan Cina. Satu-satunya perbedaan adalah bahwa ini tentang setiap partikel di tubuh Anda.
Namun, Anda tidak boleh terlalu senang. Teleportasi juga tunduk pada efek pengamat. Proses pemindaian yang mengukur semua partikel Anda akan langsung mengubah semuanya. Mungkin saja perubahan itu tidak menyenangkan bagi Anda, Anda akan berubah menjadi lendir kuantum yang tidak dapat dikenali. Anda akan lenyap pada titik awal dan muncul di titik lain - persis sama, tetapi dengan sekumpulan partikel baru. Tetapi apakah Anda tetap menjadi diri sendiri atau tidak adalah pertanyaan yang sama sekali berbeda.
Vladimir Guillen
