Para ilmuwan Austria dan Cina telah berhasil melakukan teleportasi keadaan kuantum tiga dimensi untuk pertama kalinya. Teleportasi dimensi tinggi dapat memainkan peran penting dalam komputer kuantum masa depan.
Para peneliti dari Akademi Ilmu Pengetahuan Austria dan Universitas Wina secara eksperimental telah menunjukkan apa yang sebelumnya hanya kemungkinan teoretis. Bersama dengan para fisikawan kuantum dari Universitas Sains dan Teknologi Cina, mereka telah berhasil dalam teleportasi keadaan kuantum dimensi tinggi yang kompleks. Tim peneliti internasional ini melaporkan untuk pertama kalinya dalam jurnal Physical Review Letters.
Dalam studi mereka, para peneliti memindahkan kondisi kuantum dari satu foton (partikel cahaya) menuju foton lainnya yang lebih jauh. Sebelumnya, hanya dua tingkat keadaan (“qubit”) yang telah berhasil dikirimkan, yaitu informasi dengan nilai “0” atau “1”. Namun, para ilmuwan berhasil melakukan teleportasi ke tingkat tiga, yang disebut “qutrit”. Dalam fisika kuantum, tidak seperti dalam ilmu komputer klasik, “0” dan “1” bukanlah ‘salah satu atau’ – keduanya secara bersamaan, atau apa pun di antaranya, juga dimungkinkan. Tim Austria-Cina kini telah menunjukkan ini dalam praktiknya dengan kemungkinan yang ketiga : “2”.
Telah diketahui sejak 1990-an bahwa teleportasi kuantum multidimensi secara teori dimungkinkan. Namun: “Pertama, kami harus merancang metode eksperimental untuk menerapkan teleportasi dimensi tinggi, serta untuk mengembangkan teknologi yang diperlukan”, kata Manuel Erhard dari Institut Wina untuk Optik Quantum dan Informasi Quantum dari Akademi Ilmu Pengetahuan Austria.
Keadaan kuantum yang akan diteleportasi dikodekan dalam jalur yang memungkinkan untuk dapat dilakukan oleh foton. Seseorang dapat menggambarkan jalur ini sebagai tiga buah serat optik. Yang paling menarik, dalam fisika kuantum satu foton juga dapat ditemukan di ketiga serat optik tersebut secara bersamaan. Untuk memindahkan keadaan kuantum tiga dimensi ini, para peneliti menggunakan metode eksperimental baru. Inti dari teleportasi kuantum adalah apa yang disebut dengan pengukuran Bell. Ini didasarkan pada sebuah multiport beam splitter, yang mengarahkan foton melalui beberapa input dan output dan menghubungkan semua serat optik secara bersamaan. Selain itu, para ilmuwan menggunakan foton tambahan — foton ini juga dikirim ke multiple beam splitter dan dapat memengaruhi foton lainnya.
Melalui seleksi cerdas pola interferensi tertentu, informasi kuantum dapat ditransfer ke foton lain yang berada jauh dari foton input, tanpa keduanya pernah berinteraksi secara fisik. Konsep eksperimental tidak terbatas pada tiga dimensi, tetapi pada prinsipnya dapat diperluas ke sejumlah dimensi, seperti yang ditekankan Erhard.
Dengan ini, tim peneliti internasional juga telah membuat langkah penting menuju aplikasi praktis seperti internet kuantum masa depan, karena sistem kuantum dimensi tinggi dapat membawa informasi dalam jumlah yang jauh lebih besar daripada qubit.
“Hasil ini dapat membantu menghubungkan komputer kuantum dengan kapasitas informasi melebihi qubit”, kata Anton Zeilinger, fisikawan kuantum di Akademi Ilmu Pengetahuan Austria dan Universitas Wina, tentang potensi inovatif metode baru.
Para peneliti Tiongkok yang berpartisipasi juga melihat adanya peluang besar dalam teleportasi kuantum multidimensi. “Dasar-dasar untuk sistem jaringan kuantum generasi berikutnya dibangun berdasarkan penelitian dasar kami hari ini”, kata Jian-Wei Pan dari Universitas Sains dan Teknologi Cina.
Dalam penelitian selanjutnya, para fisikawan kuantum akan lebih berfokus pada bagaimana memperluas pengetahuan yang baru diperoleh ini untuk memungkinkan teleportasi seluruh keadaan kuantum dari satu foton atau atom.
