Peristiwa skala terkecil memiliki konsekuensi raksasa. Dan tidak ada bidang ilmu yang menunjukkan bahwa lebih baik daripada fisika kuantum, yang mengeksplorasi perilaku aneh - kebanyakan - hal-hal yang sangat kecil. Pada tahun 2019, eksperimen kuantum pergi ke tempat-tempat baru dan bahkan asing dan komputasi kuantum praktis semakin dekat dengan kenyataan, meskipun ada beberapa kontroversi. Ini adalah peristiwa kuantum paling penting dan mengejutkan tahun 2019.
Google mengklaim "supremasi kuantum"
Jika satu item berita kuantum dari 2019 membuat buku sejarah, itu mungkin akan menjadi pengumuman besar yang datang dari Google: Perusahaan teknologi mengumumkan bahwa mereka telah mencapai "supremasi kuantum." Itu cara yang bagus untuk mengatakan bahwa Google telah membangun komputer yang dapat melakukan tugas-tugas tertentu lebih cepat daripada komputer klasik mana pun. (Kategori komputer klasik mencakup mesin apa pun yang mengandalkan 1s dan 0s biasa, seperti perangkat yang Anda gunakan untuk membaca artikel ini.)
Klaim supremasi kuantum Google, jika dibuktikan, akan menandai titik belok dalam sejarah komputasi. Komputer kuantum mengandalkan efek fisik skala kecil yang aneh seperti keterjeratan, serta ketidakpastian dasar tertentu di nano-universe, untuk melakukan perhitungannya. Secara teori, kualitas itu memberikan keunggulan tertentu pada mesin ini dibandingkan komputer klasik. Mereka dapat dengan mudah memecahkan skema enkripsi klasik, mengirim pesan yang dienkripsi dengan sempurna, menjalankan beberapa simulasi lebih cepat daripada komputer klasik dan umumnya dapat memecahkan masalah sulit dengan mudah. Kesulitannya adalah bahwa tidak ada seorang pun yang pernah membuat komputer kuantum cukup cepat untuk mengambil keuntungan dari keuntungan teoretis itu - atau setidaknya tidak ada yang punya, sampai prestasi Google tahun ini.
Tidak semua orang membeli klaim supremasi perusahaan teknologi itu. Subhash Kak, seorang skeptis kuantum dan peneliti di Oklahoma State University, mengemukakan beberapa alasan dalam artikel ini untuk Live Science.
Baca lebih lanjut tentang pencapaian supremasi kuantum Google.
Kilogram pergi kuantum
Titik infleksi kuantum 2019 lainnya datang dari dunia bobot dan ukuran. Kilogram standar, objek fisik yang menentukan satuan massa untuk semua pengukuran, telah lama menjadi 130 tahun, silinder platinum-iridium seberat 2,2 lbs. dan duduk di sebuah kamar di Perancis. Itu berubah tahun ini.
Kilo lama cukup bagus, nyaris tidak berubah massa selama beberapa dekade. Tetapi kilo baru itu sempurna: Berdasarkan pada hubungan fundamental antara massa dan energi, serta kekhasan dalam perilaku energi pada skala kuantum, fisikawan dapat mencapai definisi kilogram yang tidak akan berubah sama sekali antara tahun ini dan akhir jagat raya.
Baca lebih lanjut tentang kilogram sempurna.
Realitas pecah sedikit
Sebuah tim fisikawan merancang eksperimen kuantum yang menunjukkan bahwa fakta sebenarnya berubah tergantung pada sudut pandang Anda pada situasi. Fisikawan melakukan semacam "lemparan koin" menggunakan foton di komputer kuantum kecil, menemukan bahwa hasilnya berbeda pada detektor yang berbeda, tergantung pada perspektif mereka.
"Kami menunjukkan bahwa, dalam dunia mikro atom dan partikel yang diatur oleh aturan aneh mekanika kuantum, dua pengamat yang berbeda berhak atas fakta mereka sendiri," tulis para ahli eksperimen dalam sebuah artikel untuk Live Science. "Dengan kata lain, menurut teori terbaik kita tentang unsur-unsur pembangun alam itu sendiri, fakta sebenarnya bisa subjektif."
Baca lebih lanjut tentang kurangnya realitas objektif.
Keterikatan mendapatkan pukulan glamornya
Untuk pertama kalinya, fisikawan membuat foto fenomena yang digambarkan Albert Einstein sebagai "aksi seram di kejauhan," di mana dua partikel tetap terhubung secara fisik meskipun dipisahkan jarak. Fitur dunia kuantum ini telah lama diverifikasi secara eksperimental, tetapi ini adalah pertama kalinya orang melihatnya.
Baca lebih lanjut tentang gambar keterjeratan yang tak terlupakan.
Sesuatu yang besar pergi ke berbagai arah
Dalam beberapa hal, kebalikan konseptual belitan, superposisi kuantum memungkinkan satu objek berada di dua (atau lebih) tempat sekaligus, konsekuensi dari materi yang ada baik sebagai partikel maupun gelombang. Biasanya, ini dicapai dengan partikel kecil seperti elektron.
Tetapi dalam percobaan 2019, fisikawan berhasil melakukan superposisi pada skala terbesar yang pernah ada: menggunakan molekul 2.000 atom raksasa dari dunia ilmu kedokteran yang dikenal sebagai "oligo-tetraphenylporphyrins yang diperkaya dengan rantai fluoroalkylsulfanyl."
Baca tentang pencapaian superposisi skala makro.
Panas melewati ruang hampa
Dalam keadaan normal, panas dapat melintasi ruang hampa hanya dengan satu cara: dalam bentuk radiasi. (Itulah yang Anda rasakan ketika sinar matahari melintasi ruang untuk memukul wajah Anda pada hari musim panas.) Jika tidak, dalam model fisik standar, panas bergerak dalam dua cara: Pertama, partikel berenergi dapat mengetuk partikel lain dan mentransfer energinya. . (Bungkus tangan Anda dengan secangkir teh hangat untuk merasakan efek ini.) Kedua, cairan hangat dapat menggantikan cairan yang lebih dingin. (Itulah yang terjadi ketika Anda menyalakan pemanas di mobil Anda, membanjiri interior dengan udara hangat.) Jadi tanpa radiasi, panas tidak dapat melewati ruang hampa udara.
Tetapi fisika kuantum, seperti biasa, melanggar aturan. Dalam percobaan 2019, fisikawan mengambil keuntungan dari kenyataan bahwa pada skala kuantum, vakuum tidak benar-benar kosong. Sebaliknya, mereka penuh dengan fluktuasi kecil dan acak yang muncul dan keluar dari keberadaan. Pada skala yang cukup kecil, para peneliti menemukan, panas dapat melintasi ruang hampa dengan melompat dari satu fluktuasi ke yang berikutnya melintasi ruang yang tampaknya kosong.
Baca lebih lanjut tentang panas yang melompati ruang hampa kuantum.
Penyebab dan akibatnya mungkin telah mundur
Temuan berikutnya ini jauh dari penemuan yang diverifikasi secara eksperimental, dan bahkan jauh di luar bidang fisika kuantum tradisional. Tetapi para peneliti yang bekerja dengan gravitasi kuantum - sebuah konstruksi teoritis yang dirancang untuk menyatukan dunia mekanika kuantum dan relativitas umum Einstein - menunjukkan bahwa dalam keadaan tertentu suatu peristiwa dapat menyebabkan efek yang terjadi pada waktu sebelumnya.
Benda-benda tertentu yang sangat berat dapat memengaruhi aliran waktu di sekitarnya karena relativitas umum. Kami tahu ini benar. Dan superposisi kuantum menentukan bahwa objek dapat berada di banyak tempat sekaligus. Letakkan benda yang sangat berat (seperti planet besar) dalam keadaan superposisi kuantum, tulis para peneliti, dan Anda dapat merancang skenario bola ganjil di mana sebab dan akibat terjadi dalam urutan yang salah.
Baca lebih lanjut tentang pembalikan sebab dan akibat.
Penerowongan kuantum retak
Fisikawan telah lama mengetahui tentang efek aneh yang dikenal sebagai "tunneling kuantum," di mana partikel tampaknya melewati penghalang yang tampaknya tidak bisa dilewati. Itu bukan karena mereka begitu kecil sehingga mereka menemukan lubang. Pada 2019, sebuah eksperimen menunjukkan bagaimana ini benar-benar terjadi.
Fisika kuantum mengatakan bahwa partikel juga gelombang, dan Anda dapat menganggap gelombang itu sebagai proyeksi probabilitas untuk lokasi partikel. Tapi mereka masih gelombang. Hancurkan gelombang terhadap penghalang di lautan, dan itu akan kehilangan energi, tetapi gelombang yang lebih kecil akan muncul di sisi lain. Efek serupa terjadi di dunia kuantum, para peneliti menemukan. Dan selama ada sedikit gelombang probabilitas yang tersisa di sisi yang jauh dari penghalang, partikel memiliki peluang untuk membuatnya melalui rintangan, menerobos melalui ruang di mana ia tampaknya tidak cocok.
Baca lebih lanjut tentang efek tunneling kuantum yang menakjubkan.
Hidrogen logam mungkin muncul di Bumi
Ini adalah tahun besar bagi fisika tekanan ultra-tinggi. Dan salah satu klaim paling berani datang dari laboratorium Prancis, yang mengumumkan bahwa ia telah menciptakan zat grail suci untuk ilmu material: hidrogen metalik. Di bawah tekanan yang cukup tinggi, seperti yang diduga ada pada inti Jupiter, atom hidrogen proton tunggal dianggap bertindak sebagai logam alkali. Tetapi tidak ada yang pernah berhasil menghasilkan tekanan yang cukup tinggi untuk menunjukkan efek di laboratorium sebelumnya. Tahun ini, tim mengatakan mereka melihatnya di 425 gigapascal (4,2 juta kali tekanan atmosfer bumi di permukaan laut). Namun, tidak semua orang membeli klaim itu.
Baca lebih lanjut tentang hidrogen metalik.
Kami melihat penyu kuantum
Zap massa atom yang sangat dingin dengan medan magnet, dan Anda akan melihat "kembang api kuantum": pancaran atom yang melesat ke arah yang tampaknya acak. Para peneliti menduga mungkin ada pola dalam kembang api, tetapi itu tidak jelas hanya dari melihat. Dengan bantuan komputer, para peneliti menemukan bentuk efek kembang api: penyu kuantum. Namun, belum ada yang tahu pasti mengapa bentuknya seperti itu.
Baca lebih lanjut tentang penyu kuantum.
Komputer kuantum kecil memutar waktu
Waktu seharusnya bergerak hanya dalam satu arah: maju. Tumpahkan susu ke tanah, dan tidak ada cara untuk mengeringkan kotoran dengan sempurna dan mengembalikan susu bersih yang sama ke dalam cangkir. Fungsi gelombang kuantum yang menyebar tidak menyebar.
Kecuali dalam kasus ini, itu benar. Dengan menggunakan komputer kuantum kecil, dua-qubit, fisikawan dapat menulis sebuah algoritma yang dapat mengembalikan setiap riak gelombang ke partikel yang membuatnya - membuka gulungan peristiwa dan secara efektif membalikkan panah waktu.
Baca lebih lanjut tentang membalikkan panah waktu.
Komputer kuantum lain melihat 16 masa depan
Fitur bagus komputer kuantum, yang mengandalkan superposisi daripada 1s dan 0s, adalah kemampuan mereka untuk memainkan banyak perhitungan sekaligus. Keuntungan itu ada pada tampilan penuh dalam mesin prediksi kuantum baru yang dikembangkan pada tahun 2019. Dengan mensimulasikan serangkaian peristiwa yang terhubung, para peneliti di balik mesin itu dapat menyandikan 16 kemungkinan masa depan menjadi satu foton tunggal dalam mesin mereka. Nah, itu multitasking!
Baca lebih lanjut tentang 16 kemungkinan masa depan.
