Dunia kuantum sering bertentangan dengan akal sehat. Pemenang Nobel Richard Feynman pernah berkata: "Saya pikir saya dapat dengan aman mengatakan bahwa tidak ada yang mengerti mekanika kuantum." Teleportasi kuantum hanyalah salah satu dari fenomena aneh dan tampaknya tidak masuk akal.
Pada tahun 2017, para peneliti dari China melakukan teleportasi objek tersebut ke luar angkasa. Itu bukan manusia, bukan anjing, atau bahkan molekul. Itu adalah foton. Atau lebih tepatnya, informasi yang menggambarkan foton tertentu. Tapi kenapa ini disebut teleportasi?
Intinya adalah bahwa teleportasi kuantum tidak ada hubungannya dengan teleportasi itu sendiri. Ini lebih merupakan masalah menciptakan internet yang tidak dapat diretas. Tapi sebelum kita langsung ke masalah ini, mari kita bicara tentang satu paradoks.
Fisikawan brilian dan penulis Teori Relativitas Khusus dan Umum, Albert Einstein, menganggap mekanika kuantum sebagai teori yang salah. Pada tahun 1935, bersama dengan fisikawan Boris Podolsky dan Nathan Rosen, ia menulis sebuah artikel di mana ia mendefinisikan sebuah paradoks yang menimbulkan keraguan pada hampir semua hal yang berkaitan dengan mekanika kuantum - paradoks EPR.
Mekanika kuantum adalah ilmu tentang aspek terkecil alam semesta: atom, elektron, quark, foton, dan sebagainya. Ia mengungkapkan aspek-aspek realitas fisik yang paradoks dan terkadang kontradiktif. Salah satu aspek ini adalah fakta bahwa dengan mengukur sebuah partikel, Anda "mengubahnya". Fenomena ini akhirnya disebut efek pengamat: tindakan mengukur fenomena yang tidak dapat diperbaiki mempengaruhinya.
Seringkali, untuk mengamati sebuah atom, kita menyinarinya. Foton cahaya ini berinteraksi dengan partikel, sehingga mempengaruhi posisinya, momentum sudut, putaran, atau karakteristik lainnya. Di dunia kuantum, menggunakan foton untuk mengamati atom sama dengan menggunakan bola bowling untuk menghitung pin di ujung arena bowling. Akibatnya, tidak mungkin untuk mengetahui secara pasti semua sifat partikel, karena dalam proses mempelajarinya, pengamat mempengaruhi hasilnya.
Efek pengamat sering dikacaukan dengan gagasan bahwa kesadaran entah bagaimana dapat mempengaruhi atau bahkan menciptakan kenyataan. Sebenarnya, tidak ada yang supranatural tentang efek ini, karena tidak memerlukan kesadaran sama sekali.
Foton bertabrakan dengan atom menghasilkan efek pengamat yang sama, terlepas dari apakah mereka bergerak ke arah itu karena tindakan dari sisi kesadaran manusia atau tidak. Dalam hal ini, "mengamati" hanya untuk berinteraksi.
Kita tidak bisa menjadi pengamat luar. Dalam sistem kuantum, seseorang selalu mengambil bagian aktif, mengaburkan hasilnya.
Inilah tepatnya yang tidak disukai Albert Einstein. Baginya, ketidakpastian yang melekat ini menunjukkan ketidaklengkapan dalam mekanika kuantum yang perlu dihilangkan. Ilmuwan percaya bahwa kenyataan tidak bisa begitu tidak dapat diandalkan. Inilah tepatnya yang dirujuk oleh frasa terkenalnya: "Tuhan tidak bermain dadu dengan Semesta."
Dan tidak ada yang lebih menekankan kelemahan mekanika kuantum selain paradoks keterjeratan kuantum.
Kadang-kadang, pada skala kuantum, partikel dapat saling berhubungan sedemikian rupa sehingga mengukur sifat-sifat satu partikel secara instan mempengaruhi yang lain, tidak peduli seberapa jauh jaraknya. Ini adalah belitan kuantum.
Menurut teori relativitas Einstein, tidak ada yang bisa berjalan lebih cepat dari cahaya. Namun, keterjeratan kuantum tampaknya melanggar aturan ini. Jika satu partikel terjerat dengan yang lain, dan setiap perubahan yang mungkin terjadi dengan salah satu dari mereka mempengaruhi yang kedua, maka pasti ada semacam hubungan di antara mereka. Bagaimana lagi mereka bisa saling mempengaruhi? Tetapi jika ini terjadi secara instan, terlepas dari jaraknya, koneksi ini harus terjadi lebih cepat daripada kecepatan cahaya - karenanya paradoks EPR.
Einstein menyebut fenomena ini "aksi seram di kejauhan". Seluruh bidang mekanika kuantum tampak baginya sama tipisnya dengan keterikatan kuantum. Sampai akhir hayatnya, fisikawan itu gagal mencoba "menambal" teori itu, tetapi tidak ada yang berhasil. Tidak ada yang perlu diperbaiki.
Setelah kematian Einstein, berulang kali terbukti bahwa mekanika kuantum benar dan berhasil, meskipun sering kali bertentangan dengan akal sehat. Para ilmuwan telah mengkonfirmasi bahwa paradoks keterjeratan kuantum adalah fenomena nyata, dan secara umum itu bukan paradoks. Terlepas dari kenyataan bahwa keterjeratan terjadi secara instan, tidak ada informasi yang dapat ditransfer antar partikel lebih cepat dari kecepatan cahaya.
Bagaimana ini semua berhubungan dengan teleportasi kuantum? Mari kembali ke topik kita. Faktanya adalah bahwa informasi masih dapat ditransmisikan dengan cara ini. Inilah yang dilakukan para peneliti dari China pada tahun 2017. Meskipun disebut "teleportasi", pada kenyataannya, para ilmuwan telah melakukan transfer informasi antara dua foton yang terjerat.
Ketika sinar laser diarahkan melalui kristal khusus, foton yang dipancarkan olehnya terjerat. Jadi ketika satu foton diukur dalam pasangan terjerat, keadaan yang lain segera diketahui. Jika Anda menggunakan status kuantumnya sebagai pembawa sinyal, maka informasi dapat ditransfer antara dua foton. Ini telah dilakukan sebelumnya di laboratorium di seluruh dunia, tetapi belum pernah sebelumnya proses ini terjadi pada jarak sedemikian jauh.
Peneliti China telah mengirim foton terjerat ke satelit 1.400 kilometer di atas Bumi. Mereka kemudian menjerat foton yang tersisa di planet ini dengan foton ketiga, yang memungkinkan untuk mengirim keadaan kuantumnya ke foton di satelit, sehingga secara efektif menyalin foton ketiga di orbit. Namun, foton ketiga tidak secara fisik ditransfer ke satelit. Hanya informasi tentang keadaan kuantumnya yang ditransmisikan dan dipulihkan.
Jadi itu bukan teleportasi ala Star Trek. Namun terobosan terbesar dalam eksperimen ini bukanlah teleportasi, melainkan komunikasi.
Internet kuantum berdasarkan partikel terjerat hampir tidak mungkin diretas. Dan semua berkat efek pengamat.
Jika seseorang mencoba untuk mencegat salah satu dari transmisi kuantum ini, pada dasarnya, itu akan menjadi upaya untuk mengamati partikel, yang - seperti yang sudah kita ketahui - akan mengubahnya. Transmisi yang dikompromikan akan segera terlihat, karena partikel akan berhenti terjerat atau transmisi akan benar-benar hancur.
Internet Quantum akan menjadi jaringan komunikasi yang hampir 100% aman. Tanpa akses ke partikel terjerat, tidak ada yang bisa meretasnya. Dan jika seseorang mendapatkan akses ke salah satu partikel yang terjerat, mereka akan segera menyadarinya, karena partikel itu akan menghilang, yang berarti Internet akan berhenti bekerja. Ini adalah bagaimana hal itu bisa lebih berguna daripada perangkat untuk teleportasi foton.
Para peneliti harus melakukan lebih dari satu juta upaya untuk berhasil menjerat lebih dari 900 partikel. Karena foton harus melewati atmosfer kita, ada kemungkinan besar bahwa mereka akan berinteraksi dengan partikel lain, oleh karena itu, akan "diamati", menghilangkan keterikatan dan menyelesaikan transmisi.
Akankah kita suatu hari - suatu saat di masa depan yang jauh - menggunakan teknik yang sama untuk memindahkan objek besar atau bahkan orang? Secara teori, ya. Ini akan menjerat setiap partikel dalam tubuh dengan jumlah partikel yang sama di tempat tujuan. Setiap keadaan dan posisi semua partikel Anda perlu dipindai dan dipindahkan ke lokasi lain. Partikel yang menunggu akan terjerat dan menerima informasi yang diberikan kepada mereka, dengan segera mengasumsikan keadaan yang identik dengan partikel aslinya. Ini pada dasarnya adalah hal yang sama yang terjadi pada foton dalam percobaan Cina. Satu-satunya perbedaan adalah bahwa di sini kita berbicara tentang setiap partikel dalam tubuh Anda.
Namun, Anda tidak boleh terlalu senang. Teleportasi juga tunduk pada efek pengamat. Proses pemindaian yang mengukur semua partikel Anda akan langsung mengubah semuanya. Ada kemungkinan bahwa perubahan itu tidak menyenangkan bagi Anda, Anda akan berubah menjadi lendir kuantum yang tidak dapat dikenali. Anda akan berhenti ada pada titik awal dan muncul di titik lain - persis sama, tetapi dengan kumpulan partikel baru. Tetapi apakah Anda tetap menjadi diri sendiri atau tidak adalah pertanyaan yang sama sekali berbeda.