Apa itu Telportasi dan Apakah Teleportasi itu Mungkin?

Sementara teleportasi manusia hanya ada dalam fiksi ilmiah, teleportasi saat ini dalam dunia subatomik mekanika kuantum dan tentunya tidak dengan cara yang biasanya digambarkan di Film fiksi ilmiah.

Dalam dunia kuantum, teleportasi melibatkan pengangkutan informasi, bukan pengangkutan materi. Tahun lalu para ilmuwan mengkonfirmasi bahwa informasi dapat diberikan antara foton pada chip komputer bahkan ketika foton tidak terhubung secara fisik. Sekarang, menurut penelitian baru dari University of Rochester dan Purdue University, teleportasi juga dimungkinkan antar elektron.

Dalam sebuah makalah penelitian yang diterbitkan di dua jurnal, Nature Communications dan di Physical Review X, para peneliti, termasuk John Nichol, asisten profesor fisika di Rochester, dan Andrew Jordan, seorang profesor fisika di Rochester, mengeksplorasi cara-cara baru untuk menciptakan mekanika kuantum interaksi antara elektron yang jauh.

Penelitian ini merupakan langkah penting dalam meningkatkan komputasi kuantum, yang, pada gilirannya, memiliki potensi untuk merevolusi teknologi, kedokteran, dan sains dengan menyediakan prosesor dan sensor yang lebih cepat dan lebih efisien.

Apa itu teleportasi kuantum?

Teleportasi kuantum adalah demonstrasi dari apa yang oleh Albert Einstein dikenal sebagai “aksi seram di kejauhan” juga dikenal sebagai keterikatan kuantum. Dalam keterikatan, Salah satu dasar konsep fisika kuantum yaitu sifat-sifat satu partikel mempengaruhi sifat-sifat lainnya, bahkan ketika partikel-partikel itu dipisahkan oleh jarak yang sangat jauh. Teleportasi kuantum melibatkan dua partikel yang jauh dan terjerat di mana keadaan partikel ketiga secara instan “memindahkan” keadaannya ke dua partikel yang terjerat itu.

Teleportasi kuantum adalah sarana penting untuk mentransmisikan informasi dalam komputasi kuantum. Komputer tipikal terdiri dari milyaran transistor, yang disebut bit, komputer kuantum menyandikan informasi dalam bit kuantum, atau qubit. Bit memiliki nilai biner tunggal, yang bisa berupa “0” atau “1,” tetapi qubit dapat berupa “0” dan “1” pada saat yang sama. Kemampuan masing-masing qubit untuk secara bersamaan menduduki beberapa negara mendasari potensi besar kekuatan komputer kuantum.

Para ilmuwan baru-baru ini menunjukkan teleportasi kuantum dengan menggunakan foton elektromagnetik untuk membuat pasangan qubit yang terjerat dari jarak jauh. Qubit yang dibuat dari masing-masing elektron, juga menjanjikan untuk mentransmisikan informasi dalam semikonduktor. “Elektron individu menjanjikan qubit karena mereka berinteraksi dengan sangat mudah satu sama lain, dan qubit elektron individu dalam semikonduktor juga dapat diukur,” kata Nichol. “Dapat dipercaya menciptakan interaksi jarak jauh antar elektron sangat penting untuk komputasi kuantum.”

Membuat pasangan elektron qubit terjerat yang menjangkau jarak jauh, yang diperlukan untuk teleportasi, telah terbukti menantang, meskipun: sementara foton secara alami merambat jarak jauh, elektron biasanya terbatas pada satu tempat.

Sifat kuantum elektron
Untuk menunjukkan teleportasi kuantum menggunakan elektron, para peneliti memanfaatkan teknik yang dikembangkan baru-baru ini berdasarkan prinsip kopling pertukaran Heisenberg. Elektron individu seperti magnet batang dengan kutub utara dan kutub selatan yang dapat menunjuk ke atas atau ke bawah. Arah kutub – apakah kutub utara menunjuk ke atas atau ke bawah, misalnya – dikenal sebagai momen magnetik elektron atau keadaan putaran kuantum.

Jika jenis partikel tertentu memiliki momen magnet yang sama, mereka tidak dapat berada di tempat yang sama pada saat yang sama. Artinya, dua elektron dalam keadaan kuantum yang sama tidak dapat duduk di atas satu sama lain. Jika mereka melakukannya, lokasi mereka akan bertukar bolak-balik tepat waktu.

Para peneliti menggunakan teknik ini untuk mendistribusikan pasangan elektron terjerat dan memindahkan kondisi putaran mereka. “Kami memberikan bukti untuk ‘pertukaran keterikatan,’ di mana kami menciptakan keterikatan antara dua elektron meskipun partikel tidak pernah berinteraksi, dan ‘teleportasi gerbang kuantum,’ teknik yang berpotensi berguna untuk komputasi kuantum menggunakan teleportasi,” kata Nichol.

“Pekerjaan kami menunjukkan bahwa ini dapat dilakukan bahkan tanpa foton.” Hasilnya membuka jalan bagi penelitian masa depan tentang teleportasi kuantum yang melibatkan keadaan putaran semua materi, bukan hanya foton, dan memberikan lebih banyak bukti untuk kemampuan yang sangat berguna dari masing-masing elektron dalam semikonduktor qubit.

Journal Referensi

• John M. Nichol, Haifeng Qiao, Yadav P. Kandel, Andrew N. Jordan, Saeed Fallahi, Geoffrey C. Gardner, Sreenath K. Manikandan, Michael J. Manfra. 2020. Conditional teleportation of quantum-dot spin states. Nature Communications, 2020; 11 (1) DOI: 10.1038/s41467-020-16745-0
• John M. Nichol, Haifeng Qia, Kuangyin Deng, Saeed Fallahi, Geoffrey C. Gardner, Michael J. Manfra, Yadav P. Kandel, Edwin Barnes. 2020. Coherent multi-spin exchange in a quantum-dot spin chain. Physical Review X, 2020 [link]