Mekanika kuantum, bidang fisika yang mengeksplorasi sifat dasar materi dan energi, mengungkap fenomena seperti objek yang ada di berbagai negara bagian atau tempat, yang penting untuk kemajuan teknologi modern dan komunikasi yang aman. Kredit: SciTechDaily.com
Apa Itu Mekanika Kuantum?
Bayangkan sebuah dunia di mana benda-benda tampak ada di dua tempat sekaligus atau saling mempengaruhi dari seluruh alam semesta.
Meskipun kita tidak melihat hal-hal seperti ini dalam kehidupan kita sehari-hari, keingintahuan serupa tampaknya ada di sekitar kita dalam perilaku mendasar alam semesta dan komponen terkecil penyusunnya. Ciri-ciri alam yang aneh ini dijelaskan oleh cabang fisika yang disebut mekanika kuantum.
Dalam video Sains 101: Apa itu Mekanika Kuantum ini, Katherine Harmon – Sarjana Argonne di Divisi Ilmu Material – menjelaskan apa itu mekanika kuantum. Mekanika kuantum adalah teori yang membahas bagian paling mendasar dari materi, energi, dan cahaya serta cara mereka berinteraksi satu sama lain untuk membentuk dunia. Teori penting ini berasal dari awal abad ke-20 dan banyak diterapkan di dunia nyata pada abad ke-21. Dengan menerapkan mekanika kuantum di laboratorium, ilmuwan Argonne seperti Harmon dan banyak lainnya mengembangkan teknologi yang suatu hari nanti dapat mengubah masyarakat dan pemahaman kita tentang alam semesta. Sensor kuantum dapat mendeteksi sel kanker yang sebelumnya tidak terdeteksi. Internet kuantum dapat memastikan komunikasi pesan dan data tidak dapat diretas. Komputer kuantum dapat memecahkan masalah kompleks yang tidak dapat diselesaikan oleh komputer klasik. Teori kuantum juga akan terus memajukan pengetahuan kita tentang alam semesta dari dinamika rumit yang ada jauh di dalam alam semesta atom hingga peristiwa kosmik sebesar kelahiran alam semesta.
Pada awal tahun 1900-an, para ilmuwan mulai mengembangkan mekanika kuantum untuk menjelaskan hasil sejumlah eksperimen yang tidak dapat ditafsirkan secara lain. Saat ini, para ilmuwan menggunakan teori ini untuk menciptakan teknologi canggih — komunikasi pesan yang tidak dapat diretas, penemuan obat yang lebih cepat, dan gambar berkualitas lebih tinggi di layar ponsel dan TV Anda.
Jadi, apa itu kuantum? Dalam pengertian yang lebih umum, kata “kuantum” dapat merujuk pada jumlah terkecil dari sesuatu. Bidang mekanika kuantum berkaitan dengan bagian paling mendasar dari materi, energi, dan cahaya serta cara mereka berinteraksi satu sama lain untuk membentuk dunia.
Berbeda dengan cara kita biasanya berpikir tentang dunia, di mana kita membayangkan benda-benda memiliki sifat seperti partikel atau gelombang secara terpisah (misalnya bola bisbol dan gelombang laut), gagasan seperti itu tidak berlaku dalam mekanika kuantum. Tergantung pada situasinya, para ilmuwan mungkin mengamati objek kuantum yang sama sebagai objek yang mirip partikel atau seperti gelombang. Misalnya, cahaya tidak dapat dianggap hanya sebagai a foton (partikel cahaya) atau hanya gelombang cahaya, karena kita dapat mengamati kedua jenis perilaku tersebut dalam eksperimen yang berbeda.
Hari demi hari, kita melihat segala sesuatu dalam satu “keadaan” pada satu waktu: di sini atau di sana, bergerak atau diam, menghadap ke atas atau ke bawah. Keadaan suatu benda dalam mekanika kuantum tidak selalu mudah. Misalnya, sebelum kita menentukan lokasi sekumpulan objek kuantum, objek tersebut dapat berada dalam apa yang disebut superposisi — atau jenis kombinasi khusus — dari satu atau lebih lokasi. Berbagai kemungkinan keadaan bergabung dan saling mengganggu seperti gelombang di kolam, dan objek hanya memiliki posisi pasti setelah kita melihatnya. Superposisi adalah salah satu fitur utama yang memungkinkan komputer kuantum karena memungkinkan kita merepresentasikan informasi dengan cara baru dan berguna.
Perilaku kuantum menarik lainnya adalah penerowongan (tunneling), di mana objek kuantum, seperti elektron, terkadang dapat melewati penghalang yang tidak dapat dilewati jika tidak. Hal ini terjadi karena superposisi memungkinkan kecilnya kemungkinan elektron berada di sisi lain penghalang. Penerowongan kuantum memiliki aplikasi seperti pada perangkat memori flash, mikroskop canggih, dan komputer kuantum.
Ketika objek-objek kuantum berinteraksi, mereka terhubung satu sama lain melalui koneksi yang disebut keterjeratan. Hubungan ini tetap berlaku meskipun benda-benda tersebut dipisahkan oleh jarak yang jauh. Einstein menyebutnya “aksi seram dari jarak jauh”. Para ilmuwan memanfaatkannya untuk komunikasi yang sangat aman, dan ini merupakan fitur penting di dalamnya komputasi kuantum.
Di Laboratorium Nasional Argonne Departemen Energi AS (DOE), para ilmuwan memanfaatkan keahlian dan fasilitas penelitian kelas dunia untuk mengembangkan teknologi kuantum guna menyimpan, mengangkut, dan melindungi informasi, serta menyelidiki alam semesta kita, dari dinamika rumit jauh di dalam atom. hingga peristiwa-peristiwa sebesar kelahiran alam semesta itu sendiri. Argonne juga memimpin Q-NEXT, pusat penelitian ilmu informasi kuantum nasional DOE yang berupaya mengembangkan material dan perangkat kuantum serta menangkap kekuatan teknologi kuantum untuk komunikasi.
Kredit: Laboratorium Nasional Argonne
Apa Itu Ilmu Informasi Kuantum?
Memanfaatkan perilaku kontra-intuitif pada skala atom untuk menciptakan perubahan besar dalam ilmu informasi dalam skala praktis.
Para ilmuwan berlomba untuk mengembangkan sistem berbasis kuantum yang dapat menyimpan, mengangkut, memanipulasi, dan melindungi informasi.
Qubit—bit kuantum—adalah komponen dasar komputasi kuantum dan sistem informasi kuantum lainnya. Hal ini serupa dengan bit pada komputer klasik, baik 0 atau 1. Apa yang membuat qubit benar-benar aneh adalah bahwa keduanya dapat bernilai 0 dan 1 secara bersamaan. Keadaan yang tumpang tindih ini memberikan peningkatan tenaga kuda yang sangat besar pada komputer kuantum. Qubit itu sendiri dapat hadir dalam berbagai bentuk—elektron, partikel cahaya, bahkan cacat kecil pada material yang sangat terstruktur.
Para ilmuwan berupaya merancang qubit yang mempertahankan informasi dalam status kuantumnya selama beberapa detik (“koherensi”) dan dapat terhubung dengan qubit lain (“keterikatan”).
Teknologi kuantum dapat mengubah keamanan nasional dan keuangan, penemuan obat-obatan, serta desain dan pembuatan material baru, sekaligus memperdalam pemahaman kita tentang alam semesta.
RisalahPos.com Network
Related posts
# PARTNERSHIP
