Eksperimen Penting Para Ilmuwan Cina Menyaring Foton 'Terjerat' Dari Luar Angkasa

News Portals: 22:50 WIB Foto menunjukkan rendering satelit milik Micius. [Foto: Pan Jianwei ke Xinhua]

WASHINGTON - Ilmuwan asal Cina pada hari Kamis melaporkan adanya transmisi yang berhasil dari pasangan foton "terjerat" dari luar angkasa ke stasiun darat yang terpisah dengan 1.200 km, sebuah terobosan teknis utama terhadap komunikasi kuantum dalam jarak yang jauh.

Studi tersebut diterbitkan sebagai sampul depan US journal Science yang telah mendistribusikan foton "terjerat", atau partikel ringan, dari satelit 500 km di atas permukaan bumi, yang dikenal sebagai Micius yang diluncurkan tahun lalu dan dilengkapi dengan alat kuantum khusus.

Ini adalah upaya lain untuk membuktikan bahwa fenomena fisik yang pernah digambarkan oleh Albert Einstein sebagai "seram" ada pada jarak yang jauh dan akhirnya dalam skala global.

"Karya ini meletakkan landasan teknis yang andal untuk jaringan kuantum skala besar dan penelitian eksperimental kuantum komunikasi, pengujian eksperimental terhadap prinsip dasar fisika, seperti teori relativitas umum dan gravitasi kuantum dari luar angkasa di masa depan," Pan Jianwei, kepala ilmuwan untuk proyek satelit kuantum, mengatakan kepada Xinhua.

* REKOR DUNIA

Keterikatan kuantum yang disebut Einstein sebagai "tindakan seram di kejauhan," adalah fenomena aneh dimana partikel "dihubungkan" bersamaan sedemikian rupa sehingga akan saling mempengaruhi satu sama lain tanpa memandang jarak. Ini sangat penting untuk komunikasi yang aman, perhitungan kuantum dan simulasi, dan peningkatan metrologi.

Namun, upaya melibatkan partikel kuantum seperti foton terbatas pada sekitar 100 km terutama karena belitan hilang karena ditransmisikan di sepanjang serat optik atau melalui ruang terbuka di darat, kata Pan.

Salah satu cara mengatasi masalah ini adalah dengan memutus jalur transmisi ke segmen yang lebih kecil dan menggunakan apa yang disebut repeater kuantum untuk berulang kali menukar, memurnikan dan menyimpan informasi kuantum di sepanjang serat optik, sementara pendekatan lain adalah dengan memanfaatkan teknologi berbasis satelit.

Dalam studi yang baru, Pan, seorang profesor di Universitas Sains dan Teknologi Cina, dan rekan-rekannya menggunakan satelit Cina Micius untuk menunjukkan prestasi terakhirnya.

Satelit Micius digunakan untuk berkomunikasi dengan dua stasiun darat seluas 1.203 km yang terletak di Delingha di provinsi Qinghai, Cina barat laut, dan Lijiang di provinsi Yunnan, Cina barat daya secara terpisah. Jarak antara satelit yang mengorbit dan 2 stasiun darat bervariasi dari 500 sampai 2.000 km.

Dengan menggabungkan apa yang disebut divergensi balok sempit dengan cara teknik pengambilan, pengarahan, dan pelacakan bandwidth tinggi dan presisi tinggi untuk mengoptimalkan efisiensi link, tim tersebut membentuk keterikatan antara 2 foton tunggal yang dipisahkan pada jarak lebih dari 1.200 km untuk Pertama kali, kata Pan.

Selain itu, dibandingkan dengan metode sebelumnya yang menggunakan kinerja terbaik dan serat telekomunikasi komersial yang paling umum, efisiensi link efektif dari pendekatan berbasis satelit masing-masing 12 dan 17 lipat lebih tinggi.

* LANGKAH GIANT

Aplikasi langsung dari foton terjerat terbungkus, kata Pan adalah untuk distribusi kunci kuantum berbasis belitan untuk membentuk kunci aman untuk komunikasi kuantum. Yang lainnya adalah dengan memanfaatkan keterikatan terdistribusi untuk melakukan varian protokol teleportasi kuantum untuk persiapan dan pengendalian keadaan kuantum yang jauh.

Menurut Pan, rekan sejawat tersebut memuji karyanya sebagai "prestasi teknis utama dengan aplikasi praktis potensial dan juga kepentingan ilmiah yang mendasar" bahwa "akan memiliki dampak yang sangat besar, baik itu di dalam komunitas ilmiah maupun di lingkungan publik."

Sejumlah ahli berbicara tentang prestasi baru dari Cina. Demonstrasi distribusi keterputusan foton dari satelit ke basis darat yang sangat jauh adalah "langkah raksasa" yang maju dalam informasi kuantum dan pengembangan jaringan kuantum, menurut Alexander Sergienko, seorang fisikawan kuantum dari Universitas Boston, mengatakan kepada Xinhua.

"Ini adalah eksperimen heroik karena banyak faktor yang merugikan bekerja melawan para periset dan mencoba menghancurkan sifat kuantum dari keterikatan fotonik dalam percobaan yang penting ini," kata Sergienko. "Sulit untuk melebih-lebihkan dampak hasil ini terhadap perkembangan fisika kuantum modern."

"Peneliti Cina pantas untuk mendapatkan pujian dan pengakuan terbesar atas suatu keterampilan, ketekunan, dan pengabdian mereka terhadap sains," kata Sergienko.

Seth Lloyd, direktur Pusat Teori Informasi Quantum Quantum di Massachusetts Institute of Technology, mengungkapkan pandangan serupa, menyebut karya ini "terobosan sejati" dalam teknologi distribusi keterikatan.

"Percobaan menunjukkan bahwa komunikasi kuantum jarak jauh memang layak secara teknologi dan menjanjikan janji pembangunan jaringan komunikasi kuantum jarak jauh dalam waktu dekat," kata Lloyd kepada Xinhua.