Kolaborasi Kuantum Menghasilkan Gravitasi Baru Pada Misteri Alam Semesta

Kolaborasi Kuantum Menghasilkan Gravitasi Baru Pada Misteri Alam Semesta


Menurut buku-buku teks fisika klasik, mekanika quantum adalah teori dunia mikroskopis. Ia menguraikan partikel, atom, dan molekul tapi memberi jalan kepada fisika klasik biasa mengenai skala makroskopis buah pear, manusia, dan planet. Di antara molekul dan buah pear terdapat batas di mana keanehan perilaku quantum berakhir dan kefamiliaran fisika klasik berawal. Kesan bahwa mekanika quantum terbatas pada duniamikro telah merembesi pemahaman sains masyarakat. Contoh, fisikawan Universitas Columbia, Brian Greene, menulis di halaman pertama buku suksesnya (dan unggul), The Elegant Universe, bahwa mekanika quantum “menyediakan kerangka teoritis untuk memahami alam semesta pada skala terkecil.” Fisika klasik, yang meliputi segala teori non-quantum, termasuk teori relativitas Albert Einstein, mengurusi skala terbesar.

Tapi penyekatan dunia ini hanyalah mitos. Segelintir fisikawan modern berpikir bahwa fisika klasik memiliki status setara dengan mekanika quantum; ia tak lain adalah penaksiran berguna terhadap dunia yang quantum pada semua skala. Walaupun efek-efek quantum lebih sulit dijumpai di duniamakro, penyebabnya tidak ada kaitan dengan ukuran melainkan dengan cara interaksi sistem-sistem quantum. Sampai dekade yang lalu, para pelaku eksperimen belum mengkonfirmasi bahwa perilaku quantum berlangsung pada skala makroskopis. Namun sekarang ini mereka bias mengkonfirmasinya. Efek-efek ini lebih merembes daripada yang diduga siapapun.

Bahkan yang berkarir mempelajari efek-efek ini masih harus mencerna apa yang mereka sampaikan tentang cara kerja alam. Perilaku quantum mengelak dari visualisasi dan akal sehat. Ia memaksa kita meninjau ulang cara memandang alam semesta dan menerima gambaran dunia kita yang baru dan tak familiar.

Sampai pada saat ini para ilmuwan telah menggunakan penelitian mutakhir dalam komputasi kuantum dan teknologi kuantum untuk merintis pendekatan baru yang radikal untuk menentukan cara kerja alam semesta kita pada tingkat yang paling mendasar.

Sebuah tim ahli internasional, yang dipimpin oleh University of Nottingham, telah mendemonstrasikan mengenai gravitasi quantum dan bukan gravitasi klasik yang dapat digunakan untuk membuat bahan informasi tertentu yang diperlukan untuk komputasi kuantum. Penelitian mereka "Non-Gaussianity sebagai tanda tangan teori gravitasi quantum" telah diterbitkan hari ini di PRX Quantum.

Dr Richard Howl memimpin penelitian selama berada di Sekolah Matematika Universitas Nottingham, dia berkata: "Selama lebih dari seratus tahun, fisikawan telah berjuang untuk menentukan bagaimana dua teori dasar sains, yaitu teori kuantum dan relativitas umum, yang masing-masing menggambarkan fenomena mikroskopis dan makroskopis yang disatukan menjadi satu teori alam yang menyeluruh. Selama ini, mereka telah menemukan dua pendekatan yang secara fundamental kontras, yang disebut 'gravitasi kuantum' dan 'gravitasi klasik'. Namun, kurangnya bukti eksperimental membuat fisikawan tidak tahu pendekatan mana yang sebenarnya diambil oleh teori menyeluruh, penelitian kami memberikan pendekatan eksperimental untuk memecahkan masalah ini."

Penelitian baru ini, merupakan kolaborasi antara para ahli dalam komputasi kuantum dan gravitasi kuantum. Eksperimen kuantum menemukan bahwa adanya hubungan tak terduga antara bidang komputasi kuantum dan gravitasi kuantum serta menggunakannya untuk menguji secara eksperimental bahwa sebenarnya kuantum itu ada, bukan gravitasi klasik. Eksperimen yang disarankan akan melibatkan pendinginan miliaran atom dalam perangkap bola berukuran milimeter ke suhu yang sangat rendah sehingga mereka memasuki fase materi baru, yang disebut kondensat Bose-Einstein, dan mulai berperilaku seperti atom kuantum tunggal yang besar. Medan magnet kemudian diterapkan pada "atom" ini sehingga ia hanya merasakan tarikan gravitasinya sendiri. Pada hakikatnya, jika atom gravitasi tunggal mendemonstrasikan bahan utama yang diperlukan untuk komputasi kuantum, yang secara aneh dikaitkan dengan "probabilitas negatif", maka alam harus mengambil pendekatan gravitasi kuantum.

Eksperimen yang diusulkan ini menggunakan teknologi terkini, hanya melibatkan satu sistem kuantum, "atom" gravitasi, dan tidak bergantung pada asumsi mengenai lokalitas interaksi, membuatnya lebih sederhana daripada pendekatan sebelumnya dan berpotensi mempercepat pengiriman uji eksperimental pertama gravitasi kuantum. Fisikawan kemudian, setelah lebih dari seratus tahun lamanya melakukan penelitian, akhirnya memiliki informasi tentang teori alam yang menyeluruh dan mendasar.

Dr Marios Christodoulou, dari Universitas Hong Kong merupakan bagian dari kolaborasi tersebut, menambahkan: "Penelitian ini sangat menarik karena eksperimen yang diusulkan juga akan berhubungan dengan gagasan yang lebih filosofis bahwa alam semesta berperilaku sebagai komputer kuantum besar yang sedang menghitung sendiri, dengan mendemonstrasikan bahwa fluktuasi kuantum ruang waktu adalah sumber daya alam yang luas untuk komputasi kuantum. "



Referensi

Scientific American, Juni 2011, hal 38-43

Richard Howl, Vlatko Vedral, Devang Naik, Marios Christodoulou, Carlo Rovelli, Aditya Iyer. Non-Gaussianity as a Signature of a Quantum Theory of Gravity. PRX Quantum, 2021; 2 (1) DOI: 10.1103/PRXQuantum.2.010325

https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210217151017.htm

Lebih baru Lebih lama