Sebuah tim ilmuwan di China telah menghubungkan ingatan kuantum lebih dari 30 mil (50 kilometer) kabel serat optik, mengalahkan rekor sebelumnya lebih dari 40 kali lipat. Prestasi ini merupakan langkah penting menuju internet anti-hack, kata para ilmuwan.
Internet yang kita gunakan saat ini benar-benar penemuan revolusioner. Ini menghubungkan dunia dengan informasi dan memungkinkan kami untuk berbagi jutaan foto kucing yang lucu dan suka dipeluk. Tetapi internet juga dipenuhi oleh peretas yang mencoba mencegat informasi penting atau sensitif. Untuk melawan, fisikawan telah menemukan solusi, dengan sedikit bantuan dari kucing Schrödinger, kucing mati-dan-hidup yang terkenal secara hipotetis dimaksudkan untuk mengekspos sifat aneh partikel subatomik.
Solusi yang diajukan adalah internet baru yang diperintah oleh dunia aneh mekanika kuantum. Internet semacam itu suatu hari nanti bisa menjadi standar untuk mengirim, menerima, dan menyimpan data dengan aman.
Dalam dunia komputasi klasik, informasi diwakili oleh bit dengan nilai 0 atau 1. Internet kuantum, seperti komputer kuantum, akan memanfaatkan salah satu sifat dasar mekanika kuantum, prinsip superposisi. Prinsip ini terkenal dijelaskan dengan menggunakan paradoks fisikawan Erwin Schrödinger tentang kucing dalam sebuah kotak yang mati dan hidup pada saat yang sama. Komputer kuantum menggunakan bit kuantum, atau "qubit," yang dapat ada dalam keadaan superposisi di mana mereka memiliki nilai 1 dan 0 secara bersamaan. Sebuah qubit ada dalam keadaan ketidakpastian sampai diukur oleh pengamat, merobohkan qubit ke dalam kondisi pasti 0 atau 1.
Jika Anda memasangkan dua atau lebih qubit bersamaan, mereka menjadi terjerat. Keterikatan kuantum adalah hubungan halus antara dua atau lebih partikel sehingga tindakan apa pun yang dilakukan pada satu partikel secara instan memengaruhi yang lain, terlepas dari seberapa jauh jaraknya. Albert Einstein terkenal menyebut fenomena ini "aksi seram di kejauhan." Keajaiban sesungguhnya dari sebuah internet kuantum akan dimulai ketika informasi dikirim menggunakan partikel-partikel terjerat, juga disebut teleportasi kuantum.
"Teleportasi kuantum adalah cara untuk mentransfer keadaan kuantum yang tidak diketahui dari satu partikel ke partikel lain di lokasi yang jauh, tanpa mengirim partikel aslinya sendiri," Jian-Wei Pan, seorang profesor fisika di Universitas Sains dan Teknologi Cina di Hefei dan rekan penulis penelitian ini, mengatakan dalam sebuah wawancara dengan National Science Review.
Karena qubit yang terjerat tidak terhubung secara fisik dalam bentuk atau bentuk apa pun, intersepsi komunikasi di antara mereka tidak mungkin.
Pan dan timnya telah menunjukkan keterikatan partikel cahaya, atau foton, dalam jarak jauh melalui ruang kosong. Pada tahun 2017, timnya menjerat dua foton yang dipisahkan oleh jarak 746 mil (1.200 km) menggunakan relay satelit yang mengorbit Bumi bernama Micius.
Dalam praktiknya, keterikatan adalah bisnis yang rewel. Gangguan terkecil, seperti perubahan suhu atau getaran, dapat memutus hubungan antara partikel-partikel yang terjerat, menghancurkan keadaan bersama mereka. Untuk mewujudkan internet kuantum sejati, fisikawan perlu meminta bantuan yang disebut kenangan kuantum.
"Memori kuantum adalah perangkat yang menyimpan informasi kuantum. Perlu menyimpan superposisi dari dua negara," Xiao-Hui Bao, seorang profesor fisika di Universitas Sains dan Teknologi Cina di Hefei dan rekan penulis penelitian, mengatakan kepada Sains Langsung.
Kenangan kuantum
Dalam studi tersebut, yang diterbitkan 12 Februari dalam jurnal Nature, Pan dan rekan-rekannya berhasil menjerat ingatan kuantum sepanjang 50 km kabel serat optik. Catatan pemisahan sebelumnya antara memori adalah 1,3 km (1,3 km).
Dalam percobaan studi baru, memori kuantum adalah ensemble dari atom rubidium berpendingin laser yang terperangkap dalam ruang hampa, kata Bao. Tim menggunakan foton untuk membaca dan menulis ke awan dari 100 juta atom yang terperangkap. Foton digunakan untuk menggairahkan atom-atom menjadi keadaan energi yang lebih tinggi, mengatur qubit yang ingin dilibatkan oleh para peneliti, dan menghasilkan foton terjerat untuk dikirim melalui kabel optik. Para peneliti kemudian perlu mengubah frekuensi foton sehingga tidak akan hilang dalam 50 km kabel serat optik yang digulung di laboratorium mereka. Akhirnya, foton dapat dikirim dalam perjalanannya melalui kabel untuk berhasil menjerat memori kuantum kedua.
Meskipun keterikatan kuantum antara ingatan tercapai, tim belum melakukan teleportasi informasi kuantum antara kedua node. Para peneliti mengatakan mereka berharap pekerjaan ini akan membuka jalan untuk menciptakan web stasiun relay kuantum yang akan memperluas komunikasi terjerat ke jarak yang lebih jauh, akhirnya mengarah ke jaringan kuantum skala besar.
