Pemenang Nobel Fisika 2022 Aspect, Zeilinger dan Clauser dari Eksperimen Kuantum dengan Foton Terjerat
Gambar diatas, Eksperimen pada fitur aneh fisika kuantum yang dikenal sebagai keterikatan (diilustrasikan di sini sebagai dua objek yang terjerat menjadi satu) telah menjaring Hadiah Nobel Fisika 2022. Ketika dua partikel terjerat, apa yang terjadi pada satu partikel menentukan apa yang terjadi pada partikel lainnya — bahkan jika partikel-partikel itu berjauhan.
Pemenang Nobel Fisika 2022 adalah Alain Aspect, Anton Zeilinger dan John Clauser.
Uji keanehan kuantum dan potensi penerapannya di dunia nyata telah diakui dengan Hadiah Nobel Fisika 2022.
Pada tingkat tertentu kita semua tunduk pada aturan kuantum yang bahkan Albert Einstein berjuang untuk mencapai kesepakatan. Sebagian besar, aturan ini berlaku di belakang layar dalam transistor yang membentuk chip komputer, laser, dan bahkan dalam kimia atom dan molekul dalam materi di sekitar kita.
Aplikasi yang berasal dari Hadiah Nobel tahun ini memanfaatkan fitur kuantum pada skala yang lebih besar. Mereka termasuk komunikasi yang benar-benar aman dan komputer kuantum yang pada akhirnya dapat memecahkan masalah yang tidak dapat diselesaikan oleh komputer konvensional yang dapat dibayangkan dalam masa hidup alam semesta.
Hadiah tahun ini dibagi di antara tiga fisikawan. Alain Aspect dan John Clauser mengonfirmasi bahwa aturan mekanika kuantum, yang aneh dan sulit dipercaya, benar-benar menguasai dunia, sementara Anton Zeilinger memanfaatkan perilaku kuantum yang aneh untuk mengembangkan aplikasi dasar yang tidak dapat ditandingi oleh teknologi konvensional. Setiap pemenang akan membawa pulang sepertiga dari hadiah uang, yang berjumlah 10 juta kronor Swedia, senilai sekitar $915.000 pada 4 Oktober.
“Hari ini, kami menghormati tiga fisikawan yang eksperimen perintisnya menunjukkan kepada kami bahwa dunia keterjeratan yang aneh … bukan hanya dunia mikro atom, dan tentu saja bukan dunia virtual fiksi ilmiah atau mistisisme, tetapi dunia nyata tempat kita semua hidup. di, ”kata Thors Hans Hansson, anggota Komite Nobel untuk Fisika, pada konferensi pers yang mengumumkan penghargaan pada 4 Oktober di Royal Swedish Academy of Sciences ( SN: 11/5/10 ).
“Sangat menyenangkan mengetahui tentang ketiga pemenang tersebut,” kata fisikawan Jerry Chow dari IBM Quantum di Yorktown Heights, NY “Aspek, Zeilinger, dan Clauser — mereka semua sangat, sangat terkenal di komunitas kuantum kami, dan karya mereka adalah sesuatu yang benar-benar menjadi bagian besar dari upaya penelitian banyak orang selama bertahun-tahun.”
Aspect, dari Université Paris-Saclay dan École Polytechnique di Prancis, dan Clauser, yang sekarang menjalankan perusahaan di California, menunjukkan bahwa tidak ada saluran komunikasi belakang rahasia yang menjelaskan bagaimana dua partikel dapat eksis sebagai satu kesatuan, meskipun mereka berjauhan ( SN: 12/29/14 ).
Eksperimen Zeilinger, dari Universitas Wina, yang mengandalkan perilaku kuantum tersebut mencakup demonstrasi komunikasi, enkripsi yang benar-benar aman, dan komponen penting untuk komputer kuantum. Dia memelopori aplikasi lain, yang banyak disalahpahami, - teleportasi kuantum. Berbeda dengan teleportasi orang dan objek dalam fiksi ilmiah, efeknya melibatkan transmisi informasi yang sempurna tentang objek kuantum dari satu tempat ke tempat lain.
“Saya selalu tertarik dengan mekanika kuantum sejak pertama kali saya membacanya,” kata Zeilinger melalui telepon pada konferensi pers pengumuman penghargaan tersebut. "Saya benar-benar terkejut dengan beberapa prediksi teoretis, karena mereka tidak sesuai dengan intuisi yang biasa dimiliki seseorang."
Penemuan perilaku kuantum yang mengatur dunia dalam skala kecil, seperti gerakan elektron di sekitar atom, merevolusi fisika pada awal abad ke-20. Banyak ilmuwan terkemuka, yang paling terkenal termasuk Einstein, mengakui bahwa teori kuantum bekerja, tetapi berpendapat bahwa mereka tidak dapat menjadi deskripsi dunia yang sebenarnya karena mereka melibatkan, paling banter, menghitung probabilitas bahwa sesuatu akan terjadi ( SN: 1/12/ 22 ). Bagi Einstein, ini berarti ada beberapa informasi tersembunyi yang eksperimennya terlalu kasar untuk diungkap.
Yang lain percaya bahwa perilaku kuantum, yang secara derogatif disebut keanehan, meskipun sulit dipahami, tidak memiliki cara rahasia untuk mengirimkan informasi. Itu sebagian besar masalah pendapat dan perdebatan sampai fisikawan John Bell mengusulkan tes pada 1960-an untuk membuktikan bahwa tidak ada saluran komunikasi tersembunyi di antara objek kuantum ( SN: 12/29/14 ). Pada saat itu tidak jelas apakah percobaan untuk melakukan tes itu mungkin dilakukan.
John Clauser mengembangkan eksperimen praktis pertama untuk mengonfirmasi uji Bell untuk menunjukkan bahwa tidak ada saluran komunikasi rahasia di antara objek kuantum. (LABORATORIUM SENI GRAFIS UNIVERSITAS CALIFORNIA / LAWRENCE BERKELEY)
Clauser adalah orang pertama yang mengembangkan eksperimen praktis untuk mengonfirmasi tes Bell, meskipun masih ada celah yang tidak dapat diperiksa oleh eksperimennya yang menyisakan ruang untuk keraguan. (Minatnya pada sains berkembang lebih awal. Pada tahun 1959 dan 1960, Clauser berkompetisi di Pameran Sains Nasional , sekarang dikenal sebagai Pameran Sains dan Teknik Internasional ( SN: 5/23/59 ). Pameran ini dijalankan oleh Society for Science, yang menerbitkan Science News .)
Aspect mengambil ide lebih jauh untuk menghilangkan kemungkinan bahwa mekanika kuantum memiliki beberapa dasar tersembunyi dari fisika klasik ( SN: 1/11/86 ). Eksperimen Clauser dan Aspect melibatkan pembuatan pasangan foton yang terjerat, yang berarti bahwa mereka pada dasarnya adalah satu objek. Saat foton bergerak ke arah yang berbeda, mereka tetap terjerat. Artinya, mereka terus eksis sebagai objek tunggal yang diperluas. Mengukur karakteristik yang satu secara instan mengungkapkan karakteristik yang lain, tidak peduli seberapa jauh jaraknya.
Keterikatan adalah keadaan yang rumit dan sulit dipertahankan, tetapi hasil eksperimen Clauser dan Aspect menunjukkan bahwa efek kuantum tidak dapat dijelaskan dengan variabel tersembunyi apa pun yang akan menjadi tanda dasar non-kuantum.
Karya Alain Aspect membantu menghilangkan segala kemungkinan bahwa keanehan mekanika kuantum memiliki dasar tersembunyi dalam fisika klasik. JÉRÉMY BARANDE/COLLECTIONS ÉCOLE POLYTECHNIQUE/WIKIMEDIA COMMONS
Bagi Chow, pentingnya penelitian ini ada dua. “Benar-benar ada unsur yang menunjukkan, dari sudut pandang filosofis, bahwa mekanika kuantum itu nyata,” katanya. “Tapi kemudian, dari sudut pandang yang lebih praktis … teori mekanika kuantum yang indah ini memberikan seperangkat aturan berbeda yang digunakan untuk memproses informasi.” Itu, pada gilirannya, membuka jalan baru untuk teknologi generasi mendatang seperti komputer kuantum dan komunikasi ( SN: 12/3/20 ).
Eksperimen Zeilinger memanfaatkan keterikatan untuk mencapai prestasi yang tidak akan mungkin terjadi tanpa efek yang dikonfirmasi oleh Clauser dan Aspect. Dia telah memperluas eksperimen dari lab ke jarak antarbenua , membuka kemungkinan bahwa keterjeratan dapat digunakan secara praktis ( SN: 5/31/12 ). Karena berinteraksi dengan salah satu dari sepasang partikel terjerat mempengaruhi yang lain, mereka dapat menjadi komponen kunci dalam komunikasi dan enkripsi yang aman. Orang luar yang mencoba mendengarkan komunike kuantum akan terungkap karena mereka akan mematahkan keterikatan saat mereka mengintai.
