Oleh Zamir Mohyedin
Hadiah Nobel Fizik 2022 dimenangi oleh Alain Aspect, John Clauser dan Anton Zeilinger kerana jasa mereka merintis lapangan maklumat kuantum yang membawa kepada lahirnya teknologi komputer kuantum, kriptografi kuantum, teleportasi kuantum, radar kuantum dan pelbagai lagi. Semuanya bermula daripada eksperimen kejadian keterlibatan kuantum (quantum entanglement). Jadi, apa keterlibatan kuantum ini sebenarnya?
Bayangkan dua biji epal disimpan dalam kotak dan dihadiahkan kepada kita. Sebelum kotak dibuka, kita tidak tahu kita dapat epal warna apa. Dunia kuantum ini pelik sikit. Sebelum kotak dibuka, epal itu sebenarnya berada dalam keadaan superposisi (superposition) iaitu epal mempunyai warna merah dan hijau serentak sehinggalah kita buka kotak itu. Selepas kotak dibuka (dalam bahasa sainsnya, epal dicerap dan diukur), sistem kuantumnya musnah dan epal akan muncul dalam satu warna sahaja daripada dua warna. Jadi, kebarangkalian untuk epal muncul dalam warna merah ataupun hijau adalah 50%.
Tambah lagi, kejadian kuantum ini sentiasa rawak setiap masa. Boleh jadi apabila kotak itu dibuka untuk kali pertama, kita dapat epal merah. Buka kali kedua pula, mungkin dapat epal hijau pula walaupun epal yang sama di kotak yang sama. Kali ketiga mungkin hijau lagi. Kali keempat buka mungkin dapat merah pula. Epal bertukar-tukar warna setiap kali kita buat pencerapan baru.
Kejadian aneh ini tidak berlaku di dunia sekeliling kita, tetapi berlaku di dunia kuantum. Jadi, apakah fenomena keterlibatan kuantum dalam situasi ini? Bayangkan pula kalau kita buka kotak pertama, epal yang kita dapat adalah warna merah. Akibat daripada keterlibatan (entangle) yang terjadi antara epal pertama dan epal kedua, kotak kedua akan jadi epal hijau kalau kotak pertama jadi epal merah. Kalau kotak pertama jadi epal hijau, kotak kedua automatik akan jadi epal merah.
Jika epal pertama dan epal kedua tidak berlaku keterlibatan kuantum, ikut suka epal kotak kedualah mahu muncul dalam warna apa kerana tidak dipengaruhi cerapan kotak pertama tadi. Kalau kotak pertama muncul epal merah, kotak kedua boleh jadi epal merah juga. Kalau kotak pertama muncul epal hijau, kotak kedua boleh muncul epal merah sekali lagi. Kedua-dua epal tidak mempunyai hubungan antara satu sama lain.
Cuma kejadian yang menakjubkan tentang keterlibatan kuantum ini ialah “komunikasi” jarak jauh antara kedua-dua epal kuantum ini. Katakanlah kedua-dua kotak ini diletakkan berjauhan, misalnya satu kotak di Johor, satu kotak lagi di Perlis. Kalau kita buka kotak di Johor dapat epal merah, kotak di Perlis akan automatik jadi hijau. Kalau buka kali kedua kotak di Johor dapat epal hijau, kotak di Perlis akan bertukar jadi warna merah. Lebih pelik lagi, kalau kita tidak buka kotak kedua pun, epal akan terus jadi satu warna kalau kotak pertama telah dibuka. Tidak sama seperti situasi sebelum kedua-dua epal ini diterlibatkan secara kuantum yang mana epal berada dalam dua warna serentak sebelum kotak dibuka.
Ajaibnya ialah kalau letak kotak pertama di penghujung kanan alam semesta dan kotak kedua di penghujung kiri alam semesta, hasilnya tetap sama. Kalau kotak pertama dicerap jadi epal merah, kotak kedua automatik akan jadi epal hijau walaupun kita tak walaupun jaraknya berbilion tahun cahaya, walaupun tiada rentas ruang-masa antara kedua-duanya. Seoalah-olah terdapat komunikasi yang sangat pantas antara kedua-duanya melalui “wayar ajaib” walaupun tiada.
Keanehan kejadian ini sampaikan Albert Einstein cakap, “Spuckafte ferwirklung” (kelakuan menyeramkan dari jarak jauh) kerana kejadian itu seolah-olah melanggar kerelatifan khas yang menyatakan tiada kejadian yang boleh melebihi kelajuan cahaya. Bayangkanlah bagaimana kedua-dua epal ini boleh “berkomunikasi” dalam jarak berbilion tahun cahaya dalam masa tidak sampai sesaat.
Teknologi Kuantum
Kejadian Keterlibatan kuantum ini sebenarnya membuka ruang yang luas untuk manusia membangunkan sistem komunikasi dan rangkaian yang lebih canggih. Pelbagai teknologi kuantum yang kita saksikan pada hari ini mempunyai jasanya yang besar daripada keterlibatan kuantum yang dibuktikan oleh tiga individu yang menang Hadiah Nobel Fizik 2022 ini. Kita akan menyaksikan sistem keselamatan yang mustahil untuk diceroboh tanpa dikesan. Pada hari ini, setiap kali kita melakukan transaksi pembelian secara dalam talian, kita terpaksa memberikan maklumat penting kepada penjual untuk membolehkan urusan jual beli selesai. Namun, maklumat ini mudah diceroboh oleh penggodam tanpa dikesan. Dengan adanya teknologi keselamatan berasaskan keterlibatan kuantum, setiap godaman dan pencerobohan yang dibuat, pasti akan dikesan. Sebab apa? Kerana pencerobohan siber akan membuatkan keterlibatan kuantum terputus dan hal itu membuatkan penerima dan penghantar tahu adanya penceroboh. Memang tidak boleh lari.
Selain itu, kita juga menyaksikan sistem komputer yang dapat beroperasi dengan pantas dan tenang walaupun disumbat dengan input yang banyak dan rumit iaitu komputer kuantum – komputer yang beroperasi dengan qubit, bukan bit seperti komputer klasik. Dalam bidang fizik bahan, saintis mempunyai cabaran untuk simulasi molekul yang rumit strukturnya kerana menelan kuasa komputer yang sangat tinggi dan mengambil tempoh yang sangat lama. Komputer kuantum dapat mengatasi cabaran ini kerana kemampuannya untuk menyimpan dan menguruskan data yang sangat banyak kerana keterlibatan kuantum. Google dengan bantuan Pentadbiran Aeronautik dan Angkasa Lepas (NASA) dapat melakukan kiraan menggunakan pemproses kuantum dengan kelajuan 3 juta kali ganda lebih laju daripada komputer bukan kuantum. China pula pernah mendakwa sistem komputer kuantumnya dapat hasilkan output selaju 20 saat yang komputer bukan kuantum memerlukan 600 juta tahun. Komputer kuantum juga dapat mempercepatkan lagi pembelajaran kecerdasan buatan dengan lebih berkesan.
Teknologi paling menakjubkan sebenarnya adalah manusia telah berupaya menghasilkan teleportasi kuantum. Kita telah berjaya mempunyai teknologi teleportasi sejak 1990-an lagi tetapi dalam jarak yang amat dekat iaitu sekitar 600 meter. Terkini, kita dapat teleport objek dengan jarak 1,400 km iaitu dari Bumi hingga ke satelit. Kejayaan dilakukan oleh saintis dari China. Cuma setakat ini kita hanya mampu teleport zarah sahaja kerana hanya zarah sahaja yang dapat dikuantumkan. Di masa hadapan kita mungkin bakal menyaksikan lebih banyak peranti dan sistem yang berasaskan kuantum, menjadikan kehidupan manusia lebih pantas dan cekap.
