Mungkin ada cara menyelinap puncak pada kucing Schrödinger - eksperimen pemikiran berbasis kucing terkenal yang menggambarkan perilaku misterius partikel subatomik - tanpa secara permanen membunuh hewan (hipotetis).
Kucing imajiner yang sial secara simultan hidup dan mati di dalam kotak, atau ada dalam superposisi keadaan "mati" dan "hidup", seperti halnya partikel subatomik ada dalam superposisi banyak negara sekaligus. Tetapi melihat ke dalam kotak mengubah keadaan kucing, yang kemudian menjadi hidup atau mati.
Namun, sekarang, sebuah penelitian yang diterbitkan 1 Oktober di New Journal of Physics menjelaskan cara untuk mengintip kucing tanpa memaksanya hidup atau mati. Dengan melakukan itu, ia meningkatkan pemahaman para ilmuwan tentang salah satu paradoks paling mendasar dalam fisika.
Dalam dunia kita yang biasa, berskala besar, memandang suatu benda tampaknya tidak mengubahnya. Tapi memperbesar cukup, dan bukan itu masalahnya.
"Kami biasanya berpikir harga yang kami bayar untuk mencari tidak ada apa-apanya," kata pemimpin penulis studi Holger F. Hofmann, profesor fisika di Universitas Hiroshima di Jepang. "Itu tidak benar. Untuk dapat melihat, kamu harus memiliki cahaya, dan cahaya mengubah objek." Itu karena bahkan satu foton cahaya mentransfer energi dari atau ke objek yang Anda lihat.
Hofmann dan Kartik Patekar, yang pernah menjadi mahasiswa program sarjana di Universitas Hiroshima saat itu dan sekarang di Institut Teknologi India, Bombay, bertanya-tanya apakah ada cara untuk melihat tanpa "membayar harganya". Mereka mendarat di kerangka matematika yang memisahkan interaksi awal (melihat kucing) dari pembacaan (mengetahui apakah itu hidup atau mati).
"Motivasi utama kami adalah untuk melihat dengan sangat hati-hati pada cara pengukuran kuantum terjadi," kata Hofmann. "Dan kuncinya adalah kita memisahkan pengukuran dalam dua langkah."
Dengan melakukan itu, Hoffman dan Patekar dapat mengasumsikan bahwa semua foton yang terlibat dalam interaksi awal, atau mengintip kucing, ditangkap tanpa kehilangan informasi apa pun tentang keadaan kucing. Jadi sebelum pembacaan, semua yang perlu diketahui tentang kondisi kucing (dan tentang dan bagaimana melihatnya mengubahnya) masih tersedia. Hanya ketika kita membaca informasi, kita kehilangan sebagian darinya.
"Yang menarik adalah bahwa proses pembacaan memilih salah satu dari dua jenis informasi dan menghapus yang lainnya," kata Hofmann.
Begini cara mereka menggambarkan pekerjaan mereka dalam hal kucing Schrödinger. Katakanlah kucing masih di dalam kotak, tetapi daripada melihat ke dalam untuk menentukan apakah kucing itu hidup atau mati, Anda membuat kamera di luar kotak yang entah bagaimana dapat mengambil gambar di dalamnya (demi eksperimen pikiran, abaikan fakta bahwa kamera fisik tidak benar-benar berfungsi seperti itu). Setelah gambar diambil, kamera memiliki dua jenis informasi: bagaimana kucing berubah sebagai hasil dari gambar yang diambil (apa yang peneliti sebut sebagai tanda kuantum) dan apakah kucing itu hidup atau mati setelah interaksi. Belum ada informasi yang hilang. Dan tergantung pada bagaimana Anda memilih untuk "mengembangkan" gambar, Anda mengambil satu atau sebagian informasi.
Pikirkan flip koin, Hofmann mengatakan pada Live Science. Anda dapat memilih untuk mengetahui apakah koin dibalik atau saat ini kepala atau ekor. Tetapi Anda tidak bisa mengetahui keduanya. Terlebih lagi, jika Anda tahu bagaimana sistem kuantum diubah, dan jika perubahan itu reversibel, maka dimungkinkan untuk mengembalikan keadaan awalnya. (Dalam hal koin, Anda akan membaliknya kembali.)
"Anda selalu harus mengganggu sistem terlebih dahulu, tetapi kadang-kadang Anda dapat membatalkannya," kata Hofmann. Dalam hal kucing, itu berarti mengambil gambar, tetapi bukannya mengembangkannya untuk melihat kucing dengan jelas, mengembangkannya sedemikian rupa untuk mengembalikan kucing kembali ke keadaan limbo yang mati dan hidup.
Yang terpenting, pilihan pembacaan datang dengan trade-off antara resolusi pengukuran dan gangguannya, yang persis sama, makalah menunjukkan. Resolusi mengacu pada berapa banyak informasi yang diekstraksi dari sistem kuantum, dan gangguan mengacu pada seberapa banyak sistem diubah secara permanen. Dengan kata lain, semakin Anda tahu tentang kondisi kucing saat ini, semakin banyak Anda mengubahnya.
"Apa yang saya temukan mengejutkan adalah kemampuan untuk menghilangkan gangguan secara langsung terkait dengan berapa banyak informasi yang Anda dapatkan tentang yang dapat diamati," atau jumlah fisik yang mereka ukur, kata Hofmann. "Matematikanya cukup tepat di sini."
Meskipun pekerjaan sebelumnya telah menunjukkan trade-off antara resolusi dan gangguan dalam pengukuran kuantum, makalah ini adalah yang pertama untuk mengukur hubungan yang tepat, Michael Hall, seorang ahli fisika teoritis di Australian National University, mengatakan kepada Live Science dalam email.
"Sejauh yang saya tahu, tidak ada hasil sebelumnya yang memiliki bentuk persamaan yang tepat terkait resolusi dan gangguan," kata Hall, yang tidak terlibat dalam penelitian ini. "Ini membuat pendekatan di koran sangat rapi."
