Menggurangi Ketidakpastian Mekanika Kuantum Dalam Eksperimen Celah Ganda

Tinuku
News KeSimpulan.com - Ketidakpastian Kuantum. Fisikawan menunjukkan pada eksperimen celah ganda dimana nilai ketidakpastian dapat dikurangi.

Sebuah tim fisikawan internasional menemukan cara untuk mengukur posisi dan momentum foton melewati eksperimen celah ganda klasik yaitu gagasan bahwa tidak mungkin untuk mengukur properti tersebut di laboratorium pada saat yang sama.

Temuan penelitian menunjukkan bahwa batas apa yang dapat diketahui dan tidak sebagai hitam dan putih seperti yang selama ini dianggap. Para ilmuwan berharap lebih dekat mewujudkan komputer kuantum.

"Di sini Anda memiliki tipe eksperimen yang sama sekali baru, yang jauh lebih dalam dan memberitahu Anda lebih jauh dari eksperimen asli," kata Sandu Popescu, teoritikus dari University of Bristol di Inggris, yang tidak terlibat dalam penelitian baru.

Eksperimen celah ganda klasik pertama kali dilakukan lebih dari 200 tahun yang lalu, gelombang cahaya melewati dua celah sejajar membuat pola karakteristik terang dan gelap pada layar yang diposisikan di belakang celah. Patch sesuai dengan titik-titik pada layar di mana puncak dan lembah gelombang difraksi yang keluar dari dua celah bergabung satu sama lain baik secara konstruktif atau destruktif.

Pada awal abad kedua puluh, fisikawan menunjukkan pola interferensi tampak jelas ketika intensitas cahaya sangat rendah sehingga foton melewati satu aparatus pada suatu waktu. Dengan kata lain, foton individu tampaknya mengganggu, begitu ringan baik seperti sifat partikel dan seperti gelombang.

Namun, menempatkan detektor di celah untuk menentukan satu partikel yang lewat menghancurkan pola interferensi pada layar di belakang. Hal ini merupakan perwujudan prinsip ketidakpastian Werner Heisenberg yang menyatakan tidak mungkin secara tepat mengukur baik posisi (dari dua celah yang telah melintasi) dan momentum (diwakili oleh pola interferensi) dari foton.

Sekarang, Aephraim Steinberg, fisikawan kuantum dari University of Toronto di Kanada dan rekannya menunjukkan kemungkinan secara tepat mengukur posisi dan memperoleh informasi perkiraan tentang momentum dalam sebuah pendekatan yang dikenal sebagai 'weak measurement'.

Steinberg mengirim foton satu demi satu melalui celah ganda menggunakan balok splitter dan dua potong kabel serat optik. Kemudian menggunakan detektor elektronik untuk mengukur posisi foton agak jauh dari celah dan kristal kalsit di depan detektor untuk mengubah polarisasi foton yang memungkinkan untuk membuat perkiraan sangat kasar momentum masing-masing foton dari perubahan tersebut.

Dengan mengukur banyak momentum foton, para peneliti mampu mengamati rata-rata momentum foton pada setiap posisi di detektor. Kemudian mengulangi proses pada jarak celah yang semakin besar, sehingga dengan "menghubungkan titik-titik" mampu menelusuri lintasan foton. Mereka melakukan ini sambil tetap merekam pola interferensi pada setiap posisi detektor.

Menariknya, lintasan cocok dengan prediksi oleh interpretasi mekanika kuantum tidak konvensional yang dikenal sebagai pilot-wave theory di mana setiap partikel memiliki lintasan yang jelas melalui satu celah sedangkan gelombang terkait melewati kedua celah.

Penafsiran tradisional mekanika kuantum, dikenal sebagai Copenhagen interpretation, menolak gagasan lintasan. Steinberg menekankan tidak menantang prinsip ketidakpastian, tetapi temuan menunjukkan pada prinsipnya dapat diprediksi dengan mekanika kuantum standar.

"Tidak perlu untuk menafsirkan prinsip ketidakpastian secara kaku seperti yang kita sering ajarkan. Interpretasi lain dari mekanika kuantum seperti pilot-wave theory dapat membantu kita untuk berpikir dengan cara baru," kata Steinberg melapor ke Science.

David Deutsch, teoritikus dari Oxford Unversity di Inggris, tidak yakin bahwa eksperimen telah memberitahu sesuatu yang baru tentang bagaimana alam semesta bekerja.

Meskipun "ini cukup keren untuk melihat prediksi aneh diverifikasi, hasilnya bisa saja diperoleh hanya dengan menghitung menggunakan komputer dan persamaan mekanika kuantum," kata Deutsch.

"Eksperimen hanya relevan dalam sains saat mereka melakukan tes penting paling sedikit dua penjelasan teori. Di sini hanya ada satu yaitu persamaan mekanika kuantum untuk menggambarkan realitas," kata Deutsch.

Tetapi Steinberg berpikir temuannya bisa memiliki aplikasi praktis yang membantu dalam meningkatkan logika komputer kuantum dengan mengulang operasi yang dianggap telah gagal sebelumnya.

"Berdasarkan interpretasi mekanika kuantum normal kita tidak bisa mengajukan pertanyaan tentang apa yang terjadi pada waktu sebelumnya. Kita perlu sesuatu seperti pengukuran lemah bahkan untuk mengajukan pertanyaan ini," kata Steinberg.
  1. Sacha Kocsis (Centre for Quantum Information and Quantum Control and Institute for Optical Sciences, Department of Physics, University of Toronto, 60 St. George Street, ON M5S 1A7, Canada; Centre for Quantum Dynamics, Griffith University, Brisbane 4111, Australia), et.al. Observing the Average Trajectories of Single Photons in a Two-Slit Interferometer. Science 3 June 2011: Vol.332 no.6034 pp.1170-1173, DOI:10.1126/science.1202218
Sandu Popescu http://www.phy.bris.ac.uk/people/popescu_s/index.html
Aephraim Steinberg http://www.physics.utoronto.ca/~aephraim/
David Deutsch http://en.wikipedia.org/wiki/David_Deutsch

Gambar : Sacha Kocsis, et.al. Science, DOI:10.1126/science.1202218
Tinuku Store

No comments:

Post a Comment