Sebuah metode baru untuk pendinginan laser bisa membantu membuka jalan
untuk menggunakan molekul individu sebagai bit informasi dalam komputasi
kuantum.
Pernah menonton film James Bond? dimana goldfinger mengucapkan “Tidak,
Mr. Bond, saya mengharapkan kamu untuk mati” dimana laser diarahkan
kepada James Bond dan nyaris memotongnya menjadi setengah, laser telah
dianggap sebagai sinar-panas-putih dari energi yang sangat terfokus yang
mampu membakar apapun yang dilewatinya.
Sekarang,
tim fisikawan Yale telah menggunakan laser secara menyeluruh
untuk tujuan berbeda, menggunakannya untuk mendinginkan molekul ke suhu
nol mutlak, sekitar -460 derajat Fahrenheit. Metode baru pendinginan
menggunakan laser mereka ini, dijelaskan dalam edisi online jurnal
Nature, merupakan langkah yang signifikan menuju tujuan akhir dari
penggunaan individu molekul sebagai bits informasi pada komputasi
kuantum.
Saat ini, Ilmuwan menggunakan atom individual maupun “atom buatan”
sebagai qubit (singakatan dari quantum bits), dalam upaya untuk
mengembangkan prosesor kuantum. Tapi, atom secara individu tidak
berkomunikasi kuat satu sama lain seperti yang dibutuhkan untuk qubits.
Di sisi lain, atom buatan — yang sebenarnya adalah perangkat sirkuit
terdiri dari miliaran atom yang dirancang untuk berperilaku seperti atom
tunggal – berkomunikasi secara kuat dengan satu sama lainnya, tetapi
begitu banyak kecenderungan interfensi dari dunia luar. Molekul,
bagaimanapun juga adalah jalan tengah yang ideal.
“Ini semacam masalah Goldilock.” kata fisikawan Yale, David DeMile, yang
memimpin penelitian. “Atom buatan mungkin ternyata sangat besar dan
atom secara individu mungkin ternyata terlalu kecil, tetapi molekul
terbuat dari beberapa atom yang berbeda bisa saja pas”
Untuk menggunakan molekul sebagai kubit / qubit (quantum bit), fisikawan
pertama-tama harus dapat mengendalikan dan memanipulasi nya (sangat
sulit dilakukan), sebagai molekul secara umum tidak dapat diambil atau
dipindahkan tanpa menganggu sifat kuantum mereka. Selain itu, bahkan
pada suhu kamar, molekul memiliki banyak energi kinetik, yang
menyebabkan mereka bergerak, berotasi, dan bergetar.
Untuk mengatasi masalah tersebut, tim Yale mendorong molekul menggunakan
sentakan halus yang dihantarkan oleh aliran foton, atau partikel
cahaya, yang dipancarkan oleh sebuah laser. Dengan menggunakan sinar
laser untuk menabrak molekul dari arah berlawanan, mereka mampu
mengurangi kecepatan acak dari molekul. Teknik ini dikenal sebagai
“laser cooling” karena suhu merupakan ukuran langsung dari kecepatan
pada gerak dari kelompok molekul. Mengurangi gerak molekul hampir ke
tanpa gerak itu setara dengan mengendalikan suhu mereka ke suhu nol
mutlak.
Sementara para ilmuwan sebelumnya telah mampu mendinginkan atom secara
individu dengan menggunakan laser, penemuan oleh tim Yale merupakan
pertama kalinya bahwa laser baru saja berhasil mendinginkan molekul,
yang membuat tantangan unik baru yaitu karena struktur mereka yang lebih
kompleks
Tim ini menggunakan molekul strontium monofluoride pada percobaan
mereka, tetapi DeMille percaya bahwa tenik ini juga dapat dibuktikan
secara sukses terhadap molekul lainnya. Di luar aplikasi komputasi
kuantum, pendinginan molekul oleh laser mempunyai aplikasi potensial
dalam bidang kimia, dimana dekat suhu nol mutlak bisa menginduksi reaksi
yang saat ini tidak bisa diakses melalui proses mekanika kuantum atau
dikenal sebagai “quantum tunelling”. DeMille juga berharap untuk
menggunakan laser pendingin untuk memeplajari fisika partikel, dimana
pengukuran yang tepat dari struktur molekul dapat memberikan petunjuk
untuk kemungkinan adanya keberadaan yang luar biasa, yaitu partikel yang
belum ditemukan.
“Laser pendingin atom telah diciptakan sebagai revolusi ilmiah yang
benar. Sekarang digunakan di berbagai bidang dari yang paling dasar
seperti kondensasi Bose-Einstein, sampai ke perangkat yang mempunyai
dampak terhadap dunia nyata seperti jam atom dan instrumen navigasi”
kata DeMille. “Perluasan tehnik ini terhadap molekul menjanjikan
berbagai aplikasi baru yang menarik dari penggunaan ilmu pengetahuan
dan tekhnologi”
penulis lain Paper termasuk Edward Shuman dan John Barry (keduanya dari
Universitas Yale)
Referensi :
- Yale University (2010, September 21). Quantum computing closer than ever: Scientists using lasers to cool and control molecules. ScienceDaily. Retrieved September 22, 2010, from http://www.sciencedaily.com /releases/2010/09/100921171349.htm
- E. S. Shuman, J. F. Barry, D. DeMille. Laser cooling of a diatomic molecule. Nature, 2010; DOI: 10.1038/nature09443
Kutipan dari http://www.komputasi.lipi.go.id/utama.cgi?artikel&1285378258&1
No comments:
Post a Comment