Quantum ‘yin-yang’ menunjukkan dua foton terjerat secara real-time

Para ilmuwan telah menggunakan teknik pertama untuk memvisualisasikan dua partikel cahaya yang terjerat secara real time – menjadikannya simbol kuantum “yin-yang” yang menakjubkan.

Metode baru ini, yang disebut holografi digital bifoton, menggunakan kamera berpresisi sangat tinggi dan dapat digunakan untuk mempercepat pengukuran kuantum di masa depan secara besar-besaran.

A voir aussiAS memberikan sanksi kepada para pemimpin militer yang dituduh memperburuk kekerasan di Kongo timur

Para peneliti mempublikasikan temuan mereka pada 14 Agustus di jurnal Fotonik Alam.

Terkait: Partikel aneh yang dapat mengingat masa lalunya tercipta di dalam komputer kuantum

En parallèleEkuador mengatakan akan menghormati referendum proyek minyak Yasuni

Keterikatan kuantum — hubungan aneh antara dua partikel berjauhan yang ditentang oleh Albert Einstein sebagai “aksi seram di kejauhan” — memungkinkan dua partikel cahaya, atau foton, terikat erat satu sama lain, sehingga perubahan pada satu partikel menyebabkan perubahan pada yang lain, tidak peduli seberapa jauh jaraknya.

Untuk membuat prediksi yang akurat tentang suatu objek kuantum, fisikawan perlu menemukan fungsi gelombangnya: deskripsi keadaannya yang ada dalam superposisi semua nilai fisik yang mungkin dimiliki sebuah foton. Keterikatan membuat pencarian fungsi gelombang dari dua partikel yang terhubung menjadi sebuah tantangan, karena pengukuran apa pun pada salah satu partikel juga menyebabkan perubahan seketika pada partikel lainnya.

Fisikawan biasanya mengatasi rintangan ini melalui metode yang dikenal sebagai tomografi kuantum. Dengan mengambil keadaan kuantum yang kompleks dan menerapkan proyeksi padanya, mereka mengukur beberapa properti yang termasuk dalam keadaan tersebut, seperti polarisasi atau momentumnya, secara terpisah dari yang lain.

Dengan mengulangi pengukuran ini pada beberapa salinan keadaan kuantum, fisikawan dapat membangun kesan asli dari irisan dimensi yang lebih rendah — seperti merekonstruksi bentuk objek 3D dari bayangan 2D yang dihasilkannya pada dinding di sekitarnya.

Proses ini memberikan semua informasi yang benar, namun juga memerlukan banyak pengukuran dan mengeluarkan banyak status “tidak diizinkan” yang tidak mengikuti hukum fisika. Hal ini membuat para ilmuwan mempunyai tugas berat untuk dengan susah payah menyingkirkan keadaan yang tidak masuk akal dan tidak fisik, sebuah upaya yang dapat memakan waktu berjam-jam atau bahkan berhari-hari tergantung pada kompleksitas sistem.

Untuk menyiasati hal ini, para peneliti menggunakan holografi untuk menyandikan informasi dari dimensi yang lebih tinggi ke dalam potongan dimensi yang lebih rendah dan dapat dikelola.

Hologram optik menggunakan dua berkas cahaya untuk membuat gambar 3D: satu berkas mengenai objek dan memantulkannya, sementara berkas lainnya menyinari media perekam. Hologram terbentuk dari pola interferensi cahaya, atau pola di mana puncak dan lembah dua gelombang cahaya saling menjumlahkan atau meniadakan. Para fisikawan menggunakan metode serupa untuk menangkap gambaran keadaan foton terjerat melalui pola interferensi yang mereka buat dengan keadaan lain yang diketahui. Kemudian, dengan menangkap gambar yang dihasilkan menggunakan kamera berpresisi nanodetik, para peneliti menguraikan pola interferensi yang mereka terima – mengungkapkan gambar yin-yang yang menakjubkan dari dua foton yang terjerat.

“Metode ini secara eksponensial lebih cepat dibandingkan teknik sebelumnya, hanya membutuhkan hitungan menit atau detik, bukan hitungan hari,” rekan penulis studi Alessio D’Erricoseorang rekan postdoctoral di Universitas Ottawa di Kanada, mengatakan dalam a penyataan.