Sebuah pulsa laser memantul atom rubidium dan memasuki dunia kuantum - mengambil fisika aneh "kucing Schrödinger." Kemudian yang lain melakukan hal yang sama. Lalu yang lain.
Denyut laser tidak tumbuh kumis atau cakar. Tetapi mereka menjadi seperti pemikiran fisika-kuantum yang terkenal, bereksperimen dengan kucing Schrödinger dengan cara yang penting: Mereka adalah benda-benda besar yang bertindak seperti makhluk fisika subatom yang mati dan hidup secara simultan - ada dalam limbo antara dua keadaan kontradiktif yang simultan. Dan laboratorium di Finlandia tempat mereka dilahirkan tidak memiliki batasan berapa banyak yang bisa mereka hasilkan. Nadi demi nadi berubah menjadi makhluk dari dunia kuantum. Dan "kucing-kucing kuantum" itu, meskipun hanya ada sepersekian detik di dalam mesin eksperimen, berpotensi menjadi abadi.
"Dalam percobaan kami, itu dikirim ke detektor segera, jadi itu dihancurkan tepat setelah penciptaannya," kata Bastian Hacker, seorang peneliti di Max Planck Institute of Quantum Optics di Jerman, yang mengerjakan percobaan.
Tetapi tidak harus seperti itu, kata Hacker pada Live Science.
"Suatu keadaan optik dapat hidup selamanya. Jadi jika kita mengirim nadi ke langit malam, ia dapat hidup selama miliaran tahun di negaranya."
Umur panjang itu adalah bagian dari apa yang membuat pulsa ini sangat berguna, tambahnya. Kucing laser berumur panjang dapat bertahan hidup dalam perjalanan jangka panjang melalui serat optik, menjadikannya unit informasi yang baik untuk jaringan komputer kuantum.
Kucing kuantum, mati dan hidup
Jadi apa artinya membuat pulsa laser seperti kucing Schrödinger? Pertama-tama, kucing itu bukan hewan peliharaan. Itu adalah eksperimen pemikiran yang diusulkan fisikawan Erwin Schrödinger pada tahun 1935 untuk menunjukkan betapa tidak masuk akalnya fisika kuantum yang ia dan rekan-rekannya baru saja temukan.
Begini caranya: Fisika kuantum menentukan bahwa, dalam kondisi tertentu, sebuah partikel dapat memiliki dua sifat kontradiktif pada saat bersamaan. Putaran partikel (pengukuran kuantum yang tidak cukup mirip dengan putaran yang kita lihat pada skala makro) mungkin "naik" dan juga "turun". Hanya ketika putarannya diukur barulah partikel itu runtuh dengan satu atau lain cara.
Fisikawan memiliki beberapa interpretasi terhadap perilaku ini, tetapi yang paling populer (disebut interpretasi Kopenhagen) mengatakan bahwa partikel tidak benar-benar berputar atau berputar sebelum diamati. Sampai saat itu, itu berada di semacam dunia kabut antara negara-negara bagian, dan hanya memutuskan satu atau yang lain ketika dipaksa oleh pengamat luar.
Schrödinger memperhatikan bahwa ini memiliki beberapa implikasi aneh.
Dia membayangkan sebuah kotak baja buram, yang berisi seekor kucing, sebuah atom, dan sebuah botol kaca berisi gas beracun. Jika atom membusuk (kemungkinan, tetapi bukan hal yang pasti, berkat mekanika kuantum), mekanisme di dalam kotak akan menghancurkan kaca, membunuh kucing. Jika atomnya tidak membusuk, kucing itu akan hidup. Biarkan kucing di dalam kotak selama satu jam, kata Schrödinger, dan kucing itu akan berakhir dalam "superposisi" antara hidup dan mati.
Masalahnya, dia menyiratkan, adalah tidak masuk akal sama sekali.
Namun, kucing Schrödinger telah menjadi semacam steno yang berguna untuk hal-hal skala makro yang mematuhi hukum fisika klasik, tetapi berinteraksi dengan benda-benda kuantum sedemikian rupa sehingga mereka tidak memiliki satu sifat sama sekali atau yang lain sama sekali.
Dalam percobaan baru, dijelaskan dalam sebuah makalah yang diterbitkan 14 Januari dalam jurnal Nature Photonics, para peneliti menciptakan pulsa laser yang berada di superposisi antara dua keadaan kuantum yang mungkin. Mereka menyebut pulsa-pulsa kecil itu "keadaan terbang kucing optik".
Untuk membuatnya, pertama-tama mereka membatasi atom rubidium pada lubang di antara dua cermin selebar 0,02 inci (0,5 milimeter) (sekitar lebar sebutir garam). Atom bisa berada di salah satu dari tiga keadaan: dua negara "tanah" atau satu "bersemangat". Ketika cahaya memasuki rongga, ia menjadi terjerat dengan atom, yang berarti keadaannya secara mendasar terkait dengan keadaan atom.
Kemudian, ketika pulsa cahaya menghantam detektor cahaya, itu memiliki tanda-tanda di-antara, tidak ada yang bertindak seperti itu terjerat dengan satu jenis atom atau yang lain. Itu adalah kucing terbang yang terbuat dari cahaya.
Keterkaitan itu ada hubungannya dengan posisi gelombang cahaya, kata Hacker. Setelah melirik atom, cahaya terus bergerak melalui ruang sebagai gelombang: bukit dan lembah, bukit dan lembah.
Tetapi menjadi tidak pasti apakah pada suatu saat gelombang cahaya mencapai puncak bukit atau turun ke lembah, Hacker memberi tahu Live Science.
Cahaya bertindak seolah-olah memiliki setidaknya dua gelombang berbeda yang membentuknya, masing-masing merupakan bayangan cermin dari yang lain.
(Pada kenyataannya, cahayanya bisa memiliki bentuk yang lebih mungkin: Gelombangnya selalu memiliki setidaknya beberapa kesempatan untuk menempati setiap titik antara bagian atas "bukit" dan bagian bawah "lembah." Tetapi dua gelombang gambar cermin mewakili dua negara yang kemungkinan besar tidak pasti.)
Para peneliti mengatakan bahwa di ujung jalan, kemampuan ini untuk mengirim kucing yang bergerak dari satu tempat ke tempat lain dapat berguna untuk jejaring kuantum. Itu karena jaringan kuantum mungkin akan bergantung pada pengiriman cahaya bolak-balik antara komputer kuantum, kata Hacker, daripada listrik.
"Hal termudah untuk dikirim adalah foton tunggal, tetapi ketika mereka hilang, informasi yang mereka bawa hilang," katanya. "Status Cat dapat menyandikan informasi kuantum dengan cara yang memungkinkan untuk mendeteksi kehilangan optik dan memperbaikinya. Meskipun setiap transmisi optik kehilangan, informasi tersebut dapat ditransmisikan dengan sempurna."
Yang mengatakan, masih ada pekerjaan yang harus dilakukan. Sementara para peneliti dapat membuat kucing "secara deterministik," yang berarti bahwa kucing muncul setiap kali mereka melakukan percobaan, kucing tidak selalu bertahan dalam perjalanan singkat ke penerima cahaya. Optik rumit, dan kadang-kadang cahaya berkedip sebelum sampai di sana.
Juga, orang yang masuk akal mungkin mempertanyakan apakah pulsa cahaya ini benar-benar dihitung sebagai kucing Schrödinger. Mereka tentu saja benda klasik - artinya mereka mengikuti hukum deterministik objek berskala besar - tetapi para peneliti mengakui di koran bahwa pada skala hanya empat foton, laser berada di tepi skala makroskopis dan kuantum; dan dengan demikian mereka dapat dikatakan makroskopis hanya di bawah definisi yang luas.
"Memang, beberapa foton tidak ada yang dekat dengan objek makroskopik dunia nyata," kata Hacker. "Titik pulsa optik koheren seperti yang kami gunakan adalah, bahwa amplitudo dapat ditingkatkan terus menerus tanpa batas mendasar."
Dengan kata lain, tentu saja, ini adalah beberapa kucing kecil. Tapi tidak ada alasan ide dasar yang sama tidak dapat digunakan untuk membuat beberapa kucing raksasa Schrödinger.
Tetapi para peneliti akhirnya percaya diri dalam menggunakan istilah ini, dan "keadaan kucing terbang optik" memang memiliki cincin untuk itu.
