Peneliti Stanford University Untuk Pertama Kali Mengukur Quantum Jump Bunyi Secara Real-Time

Peneliti dari Stanford University di Amerika Serikat untuk pertama kalinya berhasil mengukur quantum jump pada bunyi secara real-time. Pencapaian ini membuka arah baru dalam eksplorasi ilmiah dan berpotensi langsung diterapkan pada komputasi kuantum serta teknologi sensor. Quantum jump adalah perubahan mendadak pada keadaan energi sistem kuantum. Konsep quantum jump telah ada selama lebih dari seratus tahun, впервые diajukan oleh fisikawan teoretis Niels Bohr pada 1913. Baru pada 1986, ilmuwan впервые berhasil mengamati quantum jump pada ion yang terperangkap, diikuti oleh pengamatan quantum jump pada foton—partikel dasar cahaya—pada 2007.

Pengamatan Perdana Quantum Jump pada Bunyi

Hampir dua dekade kemudian, tim ilmuwan yang dipimpin fisikawan Stanford Amir Safavi-Naini berhasil mengamati quantum jump pada fonon, unit dasar bunyi.

Untuk menjelaskan temuan mereka, Safavi-Naini mengibaratkan dentang lonceng yang bunyinya meredup secara bertahap seiring waktu, bukan hilang secara instan. Namun, pada tingkat kuantum, peredupan tersebut terjadi secara melompat, dan tim Safavi-Naini mengukur lompatan-lompatan itu secara real-time—sebuah pencapaian yang belum pernah terjadi sebelumnya. Bagaimana mereka mengukurnya? Untuk melakukan pengukuran tersebut, para peneliti membangun resonator mekanik yang sebanding dengan ukuran cip komputer.

Ukuran resonator yang kecil memungkinkan penempatan banyak unit pada satu cip. Resonator ini menyerupai garpu tala yang akan berdengung ketika dipukul. Namun, resonator yang dirancang para peneliti memiliki waktu "dengung" hanya dua milidetik. Meskipun terdengar sangat kecil, pada skala mikroskopis tempat resonator ini beroperasi, hal itu setara dengan garpu tala yang bergetar selama beberapa jam. Oleh karena itu, waktu resonansi atau "waktu peluruhan" yang panjang pada resonator ini memungkinkan para peneliti melakukan ratusan kali pembacaan, menandai secara akurat momen ketika getarannya berubah dari 1 menjadi 0—atau melakukan quantum jump.

Tantangan dan Solusi

Tantangan dan Solusi

Salah satu tantangan utama dalam mempelajari sistem kuantum adalah bagaimana mengekstraksi sinyal tanpa mengganggu keadaannya yang rapuh. Tim Stanford menemukan cara untuk memasangkan resonator dengan qubit superkonduktor sehingga qubit tersebut dapat berfungsi sebagai detektor. Qubit yang dipasangkan memungkinkan para peneliti mendeteksi secara real-time momen tepat ketika quantum jump terjadi. Selain mampu mendeteksi quantum jump secara real-time, penelitian ini juga meletakkan dasar bagi banyak pengembangan kuantum di masa depan. Sebagai contoh, dalam komputasi kuantum, keadaan kuantum yang rapuh dapat menyebabkan kesalahan sebelum perhitungan selesai.

Quantum jump tersebut dianggap sebagai kesalahan, tetapi menentukan momen pasti terjadinya selalu sulit. Kemampuan mendeteksi quantum jump berpotensi segera berubah. Pemasangan resonator mikroskopis dengan qubit juga dapat digunakan untuk传感 presisi—Safavi-Naini dan timnya telah berkolaborasi dengan peneliti Caltech untuk mendeteksi dan mengidentifikasi protein dalam sel. Mengingat bunyi sangat penting bagi banyak perangkat modern seperti ponsel pintar, potensi penerapan juga dapat muncul di bidang-bidang tersebut.

Dalam rilis pers, Safavi-Naini menyampaikan: "Kita telah melihat objek yang bergetar dapat menunjukkan perilaku kuantum, yang merupakan prasyarat bagi banyak operasi yang diperlukan dalam komputasi kuantum dan传感.

Apa yang ditunjukkan oleh penelitian ini akan memungkinkan kami untuk mendorong pengembangan penerapan teknologi kuantum baru yang berkaitan dengan bunyi." Hasil penelitian tersebut dipublikasikan di jurnal Science.

Dampak Deteksi Quantum Jump terhadap Teknologi

Deteksi quantum jump pada bunyi merupakan terobosan besar dalam teknologi kuantum. Pencapaian ini tidak hanya mendorong kemajuan komputasi kuantum, tetapi juga berpotensi mengubah penerapan teknologi sensor. Ber透過 resonator inovatif yang mereka rancang, tim peneliti berhasil mendeteksi momen quantum jump secara real-time tanpa mengganggu keadaan kuantum—sebuah kemampuan yang krusial bagi penerapan teknologi kuantum di masa depan. Seiring kemajuan teknologi kuantum, kemungkinan akan muncul lebih banyak penerapan yang berkaitan dengan bunyi, semakin memperluas batas-batas teknologi.