Meskipun saat ini teleportasi manusia hanya ada dalam fiksi ilmiah seperti Star Trek, namun teleportasi masih dimungkinkan dalam dunia subatomik mekanika kuantum. Walaupun itu tidak seperti dengan apa yang digambarkan dalam layar tontonan. Dalam dunia kuantum, teleportasi meliputi pengangkutan informasi, bukan pengangkutan materi.
Para ilmuwan sebelumnya telah mengkonfirmasi bahwa informasi dapat diberikan di antara foton pada sebuah chip komputer bahkan ketika foton tidak terhubung secara fisik. Foton dianggap sebagai pembawa radiasi elektromagnetik, seperti cahaya, gelombang radio, dan Sinar-X. Ia berbeda dengan partikel elementer lain seperti elektron dan quark, karena foton tidak memiliki massa.
Sekarang, menurut penelitian baru dari University of Rochester dan Purdue University, teleportasi juga dimungkinkan antar elektron.
Dalam sebuah paper yang diterbitkan di Nature Communications dan satu lagi muncul 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 lokasinya berjauhan.
Penelitian ini merupakan langkah penting dalam meningkatkan komputasi kuantum, yang memiliki potensi untuk merevolusi teknologi, kedokteran, dan sains dengan menyediakan prosesor dan sensor yang lebih cepat dan lebih efisien.
Teleportasi kuantum adalah demonstrasi dari apa yang oleh Albert Einstein dikenal sebagai “spooky action at a distance” – juga dikenal sebagai quantum entanglement. Dalam keterikatan (entanglement), di mana merupakan salah satu dasar dari konsep fisika kuantum, sifat-sifat satu partikel memengaruhi sifat-sifat lainnya, bahkan ketika partikel-partikel itu dipisahkan oleh jarak yang sangat jauh. Teleportasi kuantum melibatkan dua partikel yang jauh dan saling terikat di mana keadaan partikel ketiga secara instan menteleportasi keadaannya pada kedua partikel yang saling terikat itu.
Teleportasi kuantum adalah sarana penting untuk mentransmisikan informasi dalam komputasi kuantum. Sementara komputer tipikal terdiri dari milyaran transistor, yang disebut bit, komputer kuantum menyandikan informasi dalam bit kuantum, atau qubit. Sedikit 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 keadaan sekaligus, mendasari potensi besar kekuatan dari komputer kuantum.
Para ilmuwan baru-baru ini menunjukkan teleportasi kuantum dengan menggunakan foton elektromagnetik untuk membuat pasangan qubit yang saling terikat, dari jarak jauh.
Qubit yang dibuat dari masing-masing elektron, juga menjanjikan untuk mentransmisikan informasi pada semikonduktor.
“Setiap elektron adalah qubit yang menjanjikan, karena berinteraksi dengan sangat mudah satu sama lain, dan masing-masing elektron qubit pada semikonduktor juga dapat diukur,” kata Nichol. “Reliabilitas dalam menciptakan interaksi jarak jauh antar elektron adalah sangat penting untuk komputasi kuantum.”
Menciptakan berbagai pasangan elektron qubit yang saling terikat yang menjangkau jarak jauh, di mana diperlukan untuk teleportasi, telah terbukti menyulitkan. Meskipun foton menyebar secara alami hingga jarak jauh, elektron biasanya terbatas pada satu tempat saja.
Untuk menunjukkan teleportasi kuantum menggunakan elektron, para peneliti memanfaatkan teknik yang dikembangkan baru-baru ini berdasarkan prinsip kopling pertukaran Heisenberg. Setiap elektron adalah 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 berada di atas satu sama lain. Jika Itu bisa dilakukan, keadaanya akan bertukar bolak-balik tepat waktu.
Para peneliti menggunakan teknik ini untuk mendistribusikan pasangan elektron yang saling terikat, dan memindahkan kondisi putaran mereka.
“Kami memberikan bukti untuk ‘pertukaran keterikatan,’ di mana kami menciptakan keterikatan antara dua elektron meskipun partikelnya 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 pada teleportasi kuantum yang melibatkan keadaan putaran semua materi, bukan hanya foton saja, dan memberikan lebih banyak bukti untuk kemampuan yang sangat berguna dari masing-masing elektron pada berbagai semikonduktor qubit.
