Rangkaian Kuantum Menembus Batas: Mendeteksi Sinyal Radio Terlemah yang Mungkin
Fisikawan membangun rangkaian baru yang dapat mendeteksi langkah kuantum sangat kecil (foton) dalam sinyal frekuensi radio.
Rangkaian kuantum baru ini dapat memiliki sejumlah aplikasi, mulai dari citra resonansi magnetik nuklir hingga astronomi radio.
Deteksi medan elektromagnetik frekuensi radio yang lemah memainkan peran penting dalam beberapa bidang, termasuk citra resonansi magnetik nuklir hingga astronomi radio.
Dalam optika kuantum, sinyal terlemah adalah satu foton. Sulit untuk mendeteksi dan memanipulasi foton individu pada frekuensi megahertz karena Anda tidak dapat menghentikan fluktuasi termal bahkan pada suhu kriogenik.
Sekarang, fisikawan di Institut Teknologi Delft telah mengembangkan sistem yang membuat deteksi seperti itu memungkinkan. Mereka telah membangun rangkaian kuantum untuk mendeteksi sinyal terlemah — foton atau kuanta energi — yang diizinkan oleh teori mekanika kuantum.
Langkah Kuantum Kecil
Dalam mekanika kuantum, energi datang dalam bentuk celah kecil yang dikenal sebagai ‘kuanta’. Biarkan saya menjelaskan ini dengan contoh: katakanlah Anda sedang mendorong troli belanja. Menurut fisika klasik, jika Anda ingin lebih cepat Anda dapat memberikan troli dorongan tambahan, memberikan lebih banyak energi dan lebih banyak kecepatan.
Namun, hukum mekanika kuantum cukup berbeda: Anda hanya dapat meningkatkan energi troli satu ‘langkah kuantum’ sekaligus. ‘Langkah kuantum’ ini terlalu lemah untuk mendorong troli. Faktanya, hampir tidak ada perangkat yang dapat mendeteksi satu langkah kuantum dengan akurat. Hal yang sama berlaku untuk gelombang radio.
Referensi: ScienceMag | doi:10.1126/science.aaw3101 | Institut Teknologi Delft
Apa yang dibangun peneliti dalam studi ini sebenarnya dapat mendeteksi langkah kuantum kecil ini dalam sinyal frekuensi radio. Arsitektur elektroakustika kuantum rangkaian baru memungkinkan pembacaan dan manipulasi resonator frekuensi radio pada tingkat kuantum.
Chip Kuantum (1*1 cm) yang dikembangkan dalam studi ini | Sumber: TU Delft
Arsitektur ini juga dapat digunakan untuk menghubungkan elektroakustika kuantum rangkaian dengan sistem fisik lainnya dalam rentang frekuensi megahertz, misalnya, osilator mekanis makroskopik atau sistem spin.
Interaksi Antara Gravitasi Kuantum dan Mekanika Kuantum
Tim bertujuan untuk membawa mekanisme kuantum di luar aplikasi dalam penginderaan kuantum: mereka ingin mengeksplorasi gravitasi kuantum. Meskipun teori elektromagnetisme kuantum pertama kali dirumuskan pada tahun 1920-an, fisikawan belum dapat menemukan cara untuk memasang gravitasi ke dalam mekanika kuantum.
Peneliti berencana untuk mendengarkan dan memanipulasi getaran kuantum objek besar, menggunakan radio kuantum. Mereka juga akan mencoba menggabungkan gravitasi kuantum dan mekanika dan melihat apa yang terjadi.
Baca: Ilmuwan Menggunakan Komputer Kuantum untuk Membalik Waktu
Tentu saja, eksperimen seperti itu tidak akan mudah dilakukan, tetapi jika berhasil mereka mungkin dapat menciptakan superposisi ruang-waktu itu sendiri, yang akan memerlukan pemahaman yang baik tentang relativitas umum dan mekanika kuantum.
