Bulan lalu, miliarder Yuri Milner dan astrofisikawan Stephen Hawking mengumumkan Terobosan Starshot: rencana yang sangat ambisius untuk mengirim pesawat ruang angkasa buatan manusia pertama ke sistem bintang lain di galaksi kita. Sebuah array laser raksasa dapat meluncurkan peralatan berukuran mikrochip ke bintang lain dengan kecepatan cahaya 20%. Tetapi tidak jelas bagaimana perangkat kecil ini dapat berkomunikasi dengan kita melalui ruang antarbintang yang luas. Bagaimana dengan keterikatan kuantum? Bisakah itu diterapkan pada koneksi seperti itu?
Ide ini tentunya patut mendapat perhatian.
Bayangkan dua koin, yang masing-masing bisa muncul kepala atau ekor. Anda memiliki satu koin, saya memiliki koin yang lain, dan kami sangat jauh satu sama lain. Kami melemparkan koin kami ke udara, menangkapnya dan menamparnya di atas meja. Sebelum melihat bidak yang telah mendarat, kami mengharapkan probabilitas 50/50 untuk muncul, dan tentu saja kepala juga. Di alam semesta yang biasa dan tidak kusut, hasil Anda dan hasil saya tidak akan tergantung satu sama lain. Jika Anda muncul buntut, koin saya memiliki peluang 50% untuk jatuh kepala atau ekor. Tetapi dalam kondisi tertentu, hasil ini bisa membingungkan: jika Anda menjalankan eksperimen ini dan mendapatkan ekor, Anda akan tahu bahwa koin saya memiliki peluang 100% untuk menunjukkan kepala bahkan sebelum saya memberi tahu Anda. Anda akan langsung mengetahuinya, bahkan jika kita dipisahkan oleh tahun cahaya dan tidak ada satu detik pun yang berlalu.
Dalam fisika kuantum, kita biasanya tidak melibatkan koin, tetapi partikel individu, seperti elektron dan foton, di mana, misalnya, setiap foton dapat memiliki spin +1 atau -1. Jika Anda mengukur perputaran satu foton, Anda langsung mengenali perputaran foton lainnya, bahkan jika itu adalah setengah alam semesta dari kita. Sampai Anda mengukur perputaran satu foton, keduanya ada dalam keadaan tak tentu; tetapi segera setelah diukur, Anda langsung mengetahuinya. Di Bumi, kami melakukan eksperimen seperti itu, memisahkan dua foton terjerat sejauh beberapa kilometer dan mengukur putarannya selama nanodetik. Ternyata jika kita mengukur putaran satu dan ternyata +1, kami menemukan bahwa putaran -1 lainnya adalah 10.000 kali lebih cepat daripada kecepatan cahaya yang memungkinkan kita.
Dan inilah pertanyaannya: dapatkah kita menggunakan properti ini - keterjeratan kuantum - untuk berkomunikasi dengan sistem bintang yang jauh? Jawab: ya, jika kita mempertimbangkan untuk melakukan pengukuran di lokasi terpencil sebagai salah satu bentuk komunikasi. Tetapi ketika Anda mengatakan terhubung, Anda biasanya ingin tahu sesuatu tentang tempat Anda terhubung. Anda dapat, misalnya, menahan sebuah partikel yang terjerat dalam keadaan tidak pasti, mengirimkannya ke pesawat ruang angkasa ke bintang terdekat, dan menyuruhnya mencari tanda-tanda planet berbatu di dalam zona layak huni bintang itu. Melihat satu, dia membuat pengukuran, yang mengarah pada fakta bahwa partikel Anda akan berstatus +1, dan jika tidak, pengukuran akan menunjukkan bahwa partikel Anda dalam status -1.
Video promosi:
Jadi, Anda mengira, sebuah partikel di Bumi harus dalam keadaan -1 saat Anda mengukurnya, yang akan menunjukkan bahwa pesawat ruang angkasa telah menemukan planet di zona layak huni, atau dalam status +1, yang akan menunjukkan bahwa perangkat tersebut memiliki planet tidak ditemukan. Jika Anda mengetahui bahwa suatu pengukuran telah dilakukan, Anda dapat melakukan pengukuran sendiri dan langsung mengetahui status partikel lain, meskipun jaraknya beberapa tahun cahaya.
Pola gelombang elektron yang melewati celah ganda. Jika Anda mengukur celah yang dilewati elektron, Anda akan menghancurkan pola interferensi kuantum.
Rencananya bagus. Tetapi ada masalah: keterjeratan hanya bekerja jika Anda bertanya kepada partikel: Anda berada dalam kondisi apa? Jika Anda menempatkan partikel terjerat dalam keadaan tertentu, Anda memutuskan belitan, dan pengukuran di Bumi akan sepenuhnya independen dari pengukuran bintang yang jauh. Jika Anda hanya mengukur partikel jauh (dan menemukan: +1 atau -1), maka pengukuran Anda di Bumi juga akan menjadi -1 atau +1 (masing-masing) dan akan memberi Anda informasi tentang partikel yang terletak beberapa tahun cahaya dari Anda. Jika Anda membenamkan sebuah partikel dalam status +1 atau -1, apa pun hasilnya, partikel Anda di Bumi akan memiliki probabilitas 50% +1 atau -1 dan tidak akan mengatakan apa pun tentang partikel tersebut selama bertahun-tahun cahaya.
Ini adalah salah satu hal yang paling disalahpahami dalam fisika kuantum: keterjeratan dapat digunakan untuk mendapatkan informasi tentang sebuah komponen sistem saat Anda mengetahui status penuhnya dan mengukur komponen lain, tetapi tidak untuk membuat dan mentransfer informasi dari satu bagian sistem yang terjerat ke yang lain. … Oleh karena itu, tidak ada kesempatan untuk komunikasi yang lebih cepat daripada cahaya.
Keterikatan kuantum adalah properti luar biasa yang dapat kita gunakan untuk banyak hal berbeda, seperti sistem enkripsi yang sempurna untuk informasi. Tapi komunikasi lebih cepat dari cahaya? Untuk memahami mengapa hal ini tidak mungkin, kita perlu memahami properti utama fisika kuantum: bahwa secara paksa mencelupkan setidaknya sebagian dari sistem yang terjerat ke dalam satu keadaan mencegah Anda mendapatkan informasi tentang penurunan ini melalui pengukuran sisa sistem. Seperti yang pernah ditunjukkan Niels Bohr, "jika mekanika kuantum belum terlalu mengejutkan Anda, Anda belum memahaminya."
Alam semesta bermain dadu dengan kita sepanjang waktu, banyak yang membuat Einstein kecewa. Bahkan upaya terbaik kami untuk menipu dalam game ini dilakukan secara alami.
