Tim peneliti dari Departemen Fisika IPB University mengungkap prediksi mengenai fenomena kuantum baru yang disebut belum pernah dilaporkan sebelumnya. Temuan tersebut lahir dari penelitian terhadap eksperimen celah ganda dengan pendekatan yang berbeda dari eksperimen konvensional.
Penelitian yang dilakukan oleh tim Divisi Fisika Teori IPB University tersebut mengkaji fenomena peralihan ketidakpastian dalam sistem kuantum melalui perubahan bentuk geometri pada eksperimen celah ganda. Hasil penelitian itu telah dipublikasikan dalam jurnal Physica Scripta dengan DOI 10.1088/1402-4896/ae8e53.
Temuan tersebut dinilai membuka peluang baru dalam penelitian mengenai koherensi kuantum. Beberapa bidang yang berpotensi mendapatkan manfaat dari hasil riset ini antara lain eksperimen which-way presisi, tomografi kuantum, hingga protokol pengukuran lemah.
Menggunakan Celah Ganda Asimetris
Eksperimen celah ganda selama ini menjadi salah satu eksperimen penting untuk memahami berbagai konsep dasar mekanika kuantum. Namun, tim IPB University mencoba melihat fenomena tersebut dari sisi yang berbeda dengan menggunakan dua celah yang sengaja dibuat tidak memiliki ukuran sama.
Pendekatan tersebut dikenal sebagai celah ganda asimetris. Perbedaan lebar dan jarak antarcela menjadi bagian penting dalam penelitian karena perubahan sederhana pada bentuk perangkat ternyata dapat memengaruhi karakteristik sistem kuantum yang diamati.
Riset ini dipimpin oleh Guru Besar Fisika Teori IPB University, Prof Husin Alatas, bersama Fauzani Muhammad, Hendradi Hardhienata, dan Faozan Ahmad.
Prof Husin menjelaskan bahwa sebagian besar penelitian sebelumnya menggunakan dua celah dengan ukuran yang sama. Kondisi tersebut membuat variasi geometri belum menjadi perhatian utama dalam melihat perilaku sistem kuantum.
“Kami menemukan bahwa perubahan sederhana pada lebar dan jarak antarcelah ternyata dapat mengubah tingkat ketidakpastian kuantum. Dengan kata lain, geometri perangkat dapat dimanfaatkan sebagai cara untuk mengendalikan keadaan kuantum,” ungkap pengajar fisika kuantum lanjut prodi S1 Fisika IPB tersebut, dikutip dari laman kampus.
Menurut Prof Husin, temuan tersebut menunjukkan bahwa geometri perangkat tidak semata-mata berfungsi sebagai bagian teknis dari sebuah rancangan eksperimen. Bentuk dan susunan perangkat ternyata dapat ikut memengaruhi sifat dasar partikel yang melewati celah.
Memperluas Pemahaman Prinsip Ketidakpastian
Salah satu aspek penting dalam penelitian ini berkaitan dengan prinsip ketidakpastian Heisenberg. Prinsip tersebut merupakan salah satu fondasi utama dalam mekanika kuantum yang telah menjadi bagian penting dari perkembangan fisika modern selama hampir satu abad.
Tim peneliti IPB menggunakan model statistik mekanika kuantum yang dikembangkan oleh fisikawan Indonesia Agung Budiyono bersama Daniel Rohrlich. Model tersebut kemudian menjadi landasan untuk mengkaji bagaimana perubahan geometri pada celah ganda dapat memengaruhi tingkat ketidakpastian dalam sistem kuantum.
Hasil penelitian memperlihatkan bahwa konfigurasi geometri tertentu dapat menghasilkan perubahan pada perilaku ketidakpastian. Hal tersebut memberikan perspektif baru bahwa rancangan fisik sebuah sistem eksperimen dapat memiliki peran lebih besar dalam mengatur kondisi kuantum.
Dengan demikian, penelitian ini tidak hanya menawarkan prediksi fenomena baru, tetapi juga memberikan kemungkinan pendekatan lain dalam memahami serta mengendalikan sistem kuantum.
Membuka Peluang Riset Koherensi Kuantum
Temuan dari tim Divisi Fisika Teori IPB University juga memiliki potensi untuk dikembangkan dalam berbagai penelitian mengenai koherensi kuantum. Koherensi menjadi salah satu aspek penting dalam pengembangan teknologi kuantum generasi baru.
Kemampuan mempertahankan dan mengendalikan kondisi koherensi kuantum menjadi tantangan dalam berbagai pengembangan teknologi. Bidang yang berkaitan antara lain penginderaan berpresisi tinggi hingga komunikasi kuantum yang membutuhkan tingkat keamanan tinggi.
Selama ini, pengendalian koherensi kuantum umumnya membutuhkan perangkat dan sistem yang cukup kompleks. Karena itu, pendekatan melalui perubahan geometri perangkat berpotensi menjadi salah satu alternatif yang lebih sederhana dalam membantu mengatur perilaku sistem kuantum.
Meski demikian, hasil penelitian tersebut masih berada pada tahap teori. Prediksi yang diperoleh perlu dibuktikan melalui eksperimen agar dapat diketahui sejauh mana fenomena tersebut dapat diamati secara langsung.
“Temuan ini masih berada pada tahap teori sehingga perlu dibuktikan melalui eksperimen. Namun, banyak teknologi besar lahir dari riset fundamental seperti ini. Transistor, laser, hingga magnetic resonance imaging (MRI) juga berawal dari pemahaman mendalam terhadap konsep-konsep fisika,” jelas Prof Husin.
Menunjukkan Potensi Riset Fundamental Indonesia
Penelitian ini sekaligus memperlihatkan pentingnya riset fundamental dalam membangun kemampuan ilmu pengetahuan dan teknologi di Indonesia. Penelitian dasar sering kali tidak langsung menghasilkan produk yang dapat digunakan masyarakat, tetapi dapat menjadi fondasi bagi lahirnya teknologi baru pada masa mendatang.
Prof Husin menilai penguatan penelitian fundamental perlu terus dilakukan agar Indonesia tidak hanya berperan sebagai pengguna teknologi yang dikembangkan negara lain. Penguasaan terhadap konsep dasar juga menjadi langkah penting untuk membangun kemampuan sebagai pengembang teknologi.
Dalam konteks teknologi kuantum, peluang tersebut semakin terbuka seiring meningkatnya perhatian dunia terhadap pengembangan berbagai teknologi berbasis mekanika kuantum. Karena itu, riset yang dilakukan perguruan tinggi Indonesia dapat menjadi bagian dari upaya membangun ekosistem penelitian kuantum nasional.
Peluang Menuju Teknologi Kuantum Masa Depan
Prediksi mengenai fenomena kuantum melalui eksperimen celah ganda asimetris menjadi salah satu contoh bagaimana pendekatan teoritis dapat menghasilkan pertanyaan dan peluang penelitian baru.
Pemanfaatan geometri sebagai salah satu cara untuk mengendalikan keadaan kuantum menawarkan perspektif yang menarik. Jika kelak dapat dikonfirmasi melalui eksperimen, hasil penelitian tersebut berpotensi memberikan kontribusi terhadap pengembangan metode pengendalian sistem kuantum.
Lebih jauh, penelitian semacam ini menunjukkan bahwa pengembangan teknologi masa depan membutuhkan fondasi ilmiah yang kuat. Pemahaman terhadap fenomena dasar dapat membuka jalan bagi berbagai inovasi yang sebelumnya belum terpikirkan.
Prediksi fenomena kuantum yang belum pernah dilaporkan sebelumnya, dengan berpijak pada model teori yang turut diformulasikan oleh fisikawan Indonesia, menjadi sinyal bahwa kapasitas penelitian nasional memiliki ruang besar untuk berkembang.
Bagi Indonesia, penguatan riset di bidang fisika kuantum bukan hanya tentang mengejar perkembangan teknologi global. Lebih dari itu, penelitian fundamental dapat menjadi investasi jangka panjang untuk membangun kemandirian ilmu pengetahuan sekaligus menyiapkan sumber daya manusia yang mampu menciptakan teknologi baru.
Dengan konsistensi penelitian, dukungan terhadap ilmuwan, serta kolaborasi antara perguruan tinggi dan berbagai lembaga riset, Indonesia memiliki peluang untuk mengambil peran lebih besar dalam perkembangan teknologi kuantum dunia.
