Untuk pertama kalinya di dunia, tim ilmuwan berhasil menangkap gambar aktual dari quantum entanglement, sebuah fenomena yang pernah dijabarkan oleh Einstein, Boris Podolsky dan Nathan Rosen pada tahun 1935. Quantum entanglement disebut juga dengan Bell state adalah fenomena fisik yang terjadi ketika sepasang atau sekelompok partikel saling mempengaruhi walaupun dipisahkan oleh jarak yang sangat jauh.
Pasangan partikel ini disebut juga dengan pasangan Einstein-Podolsky-Rosen (EPR), dan ketika pengukuran terhadap salah satu di antaranya, memliki efek langsung terhadap probabilitas pengukuran yang lain, seolah-olah informasi berjalan secara instan diantara keduanya.
Ketika dua partikel yang saling berinteraksi, seperti dua foton yang kemudian dilewatkan pada pembagi cahaya (beam splitter) dan terpisahkan, akan tetap saling terhubung satu dengan yang lainnya, dan secara instan saling menyamakan kondisi fisik keduanya, berapapun jauhnya jarak yang memisahkan. Hubungan ini dikenal dengan quantum entanglement, dan peristiwa ini mendasari ilmu mekanika kuantum.
Einstein pernah mengatakan bahwa dunia mekanika kuantum itu ‘menyeramkan’ karena disini, dua partikel yang berjauhan dapat saling berinteraksi tanpa sebab, yang sangat bertentangan dengan teori relativitas khusus miliknya.
Kemudian Sir John Bell menformalkan konsep ini dengan mengemukakan bahwa interaksi partikel tersebut tidak terjadi secara instan, kedua partikel ini terhubung oleh suatu bentuk belitan yang kuat, walaupun keduanya terpisahkan jarak yang sangat jauh. Teorema Bell ini dianggap sebagai ide penting dalam ilmu fisika modern, tetapi dianggap tidak masuk akal. Saat ini, teori Bell state ini telah diaplikasikan dalam komputer kuantum dan cryptography, dan belum pernah sekalipun tertangkap gambarannya.
Dalam sebuah artikel yang dipublikasikan dalam the Journal Science Advances, sebuah tim fisikawan dari University of Glasgow melaporkan bahwa mereka berhasil menangkap gambaran fenomena ini untuk pertama kalinya.
Gambaran yang didapat memang terlihat biasa saja, tetapi bila kita memikirkan sesaat, dari gambaran kabur berwarna kelabu ini untuk pertama kalinya kita bisa melihat gambaran aktual dari interaksi partikel pada level kuantum, sains yang mendasari pengembangan komputer kuantum.
Foto ini memperlihatkan belitan antar dua buah foton, partikel terkecil dari cahaya. Keduanya saling berinteraksi, dan kemudian dalam waktu yang sangat singkat bersama sama saling menyamakan kondisi fisik mereka.
Eksperimen ini sebenarnya telah berhasil menangkap empat gambaran dari foton dalam empat fase transisi yang berbeda. Seperti terlihat pada foto di bawah ini:
(Credit: Moreau et al, Science Advances, 2019)
Apa yang kita lihat disini adalah gabungan dari beberapa gambar dari foton-foton ketika mereka melewati empat fase proses transisi.
Untuk menangkap foto ini, Paul-Antoine Moreau dan tim fisikawan memisahkan partikel foton yang terbelit dan kemudian menembakkan sebuah aliran cahaya melalui sebuah material kristal yang dikenal sebagai Barium Borate, yang memicu terjadinya proses transisi empat fase.
Kemudian mereka menyiapkan sebuah kamera super sensitif yang mampu mendeteksi setiap foton yang lewat dan hanya akan mengambil satu gambar ketika kamera ini menangkap penampakan baik dari foton maupun pasangan ‘kembar’ partikel tersebut, sehingga akan terekam gambaran kejadian belitan (entangled) dari partikel foton.
(Moreau et al., Science Advances, 2019)
Pada gambar diatas, bisa kita lihat bahwa foton yang terbelit dialirkan dari arah pojok kiri bawah, kemudian setengah dari pasangan partikel ini dipisahkan kearah kiri dan melewati empat buah filter. Dan sebagian lainnya mengalir lurus kedepan dan tidak melewati filter apapun, tetapi mereka mengalami perubahan fase yang sama.
Kamera yang berhasil menangkap gambar dari kedua aliran ini pada saat yang bersamaan, menunjukkan bahwa partikel foton bergerak kearah yang sama dengan partikel ‘kembar’nya. Bisa disimpulkan bahwa kedua partikel ini mengalami proses terbelit (entangled).
Dr. Moreau yang juga penulis utama dari artikel ilmiah ini mengatakan bahwa: “Gambaran yang kami berhasil tangkap adalah bentuk demonstrasi yang elegan dari sebuah properti fundamental semesta, yang berhasil tertangkap untuk pertama kalinya dalam bentuk foto.”
Para fisikawan yang tergabung dalam tim Moreau merasa sangat puas akan hasil eksperimen ini, dan mereka mengharapkan nantinya hasil riset ini berguna bagi pengembangan lebih luas dari komputer kuantum dan juga sebagai pijakan untuk mengembangkan teknologi pengambilan gambar yang lebih canggih dari sekarang.
