Batas realitas kuantum dan realitas klasik

zurekcartoon
Pos perbatasan wilayah kuantum dan wilayah klasik yang dijaga Bohr [1]
Saya suka sekali dengan kartun dalam artikel yang ditulis Wojciech Zurek, penggagas konsep dekoherensi kuantum, tentang transisi dari kuantum ke klasik di atas. Ilustrasi di atas menggambarkan dua wilayah yang berbeda tempat realistas berperilaku sangat kontras, wilayah kuantum yang probabilistik tempat kucing Schroedinger hidup dan mati di waktu yang bersamaan (superposisi) dan wilayah klasik yang deterministik yang dapat diamati serta diprediksi dengan hukum Newton.

Mengapa Niels Bohr menjaga perbatasan? Niels Bohr adalah penggagas salah satu tafsir dominan dalam studi fisika kuantum. Tafsir? Ya, Tafsir. Seperti halnya kitab suci, fisika juga mengenal bermacam tafsir dan Niels Bohr adalah salah satu ahli tafsirnya. Beliau juga dikenal sebagai pausnya fisika. Tafsir Bohr juga dikenal sebagai tafsir Kopenhagen, karena dikembangkan di kota Kopenhagen di Denmark.

Menurut tafsir Kopenhagen realistas kuantum hanya dapat teramati melalui pengamatan klasik dan pada saat yang bersamaan ketika pengamatan dilakukan realitas kuantum akan runtuh, berubah menjadi realitas klasik. Si kucing Schrodinger tak lagi hidup DAN mati dalam waktu bersamaan tapi ia akan hidup ATAU mati. Memilih salah satu dari dua keadaan, tak lagi kedua-duanya. Pengamatan ini ibarat membuka kotak berisi kucing Schroedinger, begitu dibuka kita akan temukan si kucing dalam keadaan sehat atau mati.

Lalu, adakah perbatasan antara wilayah kuantum dan wilayah klasik seperti kartun di atas? Zurek, si empunya artikel tempat kartun di atas bernaung, adalah penggagas konsep dekoherensi. Koherensi adalah seberapa lama sebuah sistem kuantum dapat mempertahankan keadaan superposisinya, sedangkan dekoherensi adalah suatu keadaan ketika sistem kuantum runtuh menjadi keadaan klasik akibat berinteraksi dengan lingkungan sekitarnya. Dekoherensi adalah sebuah konsep yang memungkinkan seorang mengetahui kapan sebuah sistem kuantum kehilangan keadaan superposisinya dan runtuh menjadi salah satu keadaan klasik.

Apa pentingnya mengetahui kapan runtuhnya keadaan superposisi? Konsep ini penting dalam teknologi masa depan yang disebut komputer kuantum. Apa itu? Mudahnya komputer kuantum memanfaatkan keadaan superposisi untuk melakukan banyak perhitungan dalam satu waktu, hal yang tidak dapat dilakukan komputer kita saat ini. Dengan mengetahui waktu dekoherensi kita jadi tahu seberapa lama komputasi kuantum dapat dilakukan sebelum ia runtuh menjadi komputasi klasik.

Dekoherensi pada satu sistem kuantum dapat diamati dan dikontrol dengan teknik tertentu. Anugerah Nobel fisika tahun 2012 diberikan kepada Serge Haroche dan David Wineland karena teknik yang mereka kembangkan untuk mengamati dan mengendalikan keadaan kuantum (koherensi). Teknik yang dikembangkan Serge Haroche dapat mengendalikan foton (gelombang mikro) yang terisolasi dengan menggunakan atom, sebaliknya David Wineland memanfaatkan foton (laser) yang berdenyut dengan pola tertentu untuk mengamati dan mengendalikan keadaan kuantum dari atom yang terisolasi.

Itulah dongeng singkat dari kartun di atas. Dalam satu bingkai, tergambar fenomena yang terjadi di dunia fisika dan cerita di baliknya. Itulah kenapa saya suka dengan kartun di atas.

Bacaan lebih lanjut:

  1. W. H. Zurek, “Decoherence and the transition from quantum to classical – revisited”, arXiv:quant-ph/0306072v1 (2003).
  2. P. Yam, “Bringing Schrödinger’s Cat to Life”Scientific American (2012).
  3. Popular Information, Nobel Prize in Physics 2012, “Particle control in a quantum world”, https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2012/popular-physicsprize2012.pdf
  4. T. D. Ladd, et al. “Quantum computers.” Nature 464.7285 (2010): 45-53.
Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s