Dalam Dunia Kuantum, Berlian Berkomunikasi Satu Sama Lain

Jumat, 16 Desember 2011

Pengukuran menunjukkan bahwa mereka terikat: Getaran berlian yang kedua bereaksi terhadap apa yang terjadi pada getaran yang pertama.

Para peneliti yang bekerja di Laboratorium Clarendon di Universitas Oxford, Inggris, telah berhasil membuat satu berlian kecil berkomunikasi dengan berlian kecil lainnya dengan memanfaatkan “keterikatan kuantum”, salah satu fitur yang menggugah dalam fisika kuantum.

Keterikatan (entanglement) telah terbukti sebelumnya, namun apa yang membuat percobaan Oxford menjadi unik adalah konsepnya yang ditunjukkan dengan benda padat yang cukup besar pada suhu ruangan.

Keterikatan materi sebelumnya melibatkan partikel submikroskopik, seringkali pada suhu yang dingin.

Percobaan ini menggunakan berlian berskala milimeter, “bukan atom individu, bukan awan gas,” kata Ian Walmsley, profesor fisika eksperimental di Laboratorium Clarendon Oxford, salah satu tim peneliti internasional.

Percobaan ini dilaporkan dalam Science edisi minggu ini. Ketika memberi kejutan listrik pada satu berlian buatan dengan pulsa laser ultra-pendek, mereka berhasil mengubah getaran berlian kedua yang terletak sejauh setengah kaki tanpa sedikitpun menyentuhnya.

“Keterikatan” berasal dari pikiran Albert Einstein, yang ironisnya hadir dengan gagasan untuk mencoba menyanggah mekanika kuantum, cabang fisika yang tidak ia yakini sepanjang hidupnya.

Berdasarkan teori ini, jika dua partikel, misalnya elektron, diciptakan bersamaan, beberapa atribut mereka akan menjadi “terikat”. Jika keduanya kemudian dipisahkan, dengan melakukan sesuatu pada yang satu, maka itu akan langsung mempengaruhi yang lainnya. Ini akan terjadi entah posisi mereka berdampingan satu sama lain ataupun terpisah jauh di alam semesta.

Sebagai contoh, elektron bertindak seolah-olah mereka memiliki magnet bar kecil yang mengarah ke atas atau bawah, digambarkan dengan sebuah atribut yang disebut “spin”. Jika kedua elektron saling terikat lewat spin mereka – atas atau bawah – dan ilmuwan mengukur spin yang satu, maka spin yang lain akan bereaksi, bahkan sekalipun yang satu berada di atas meja laboratorium di Oxford dan yang lainnya berada di sebuah planet dekat bintang Antares sejauh 1.000 tahun cahaya.

Ini bisa mengindikasikan bahwa, informasi tentang perubahan ini melakukan perjalanan yang lebih cepat dari kecepatan cahaya – yang Einstein katakan adalah tidak mungkin – atau jarak jauhnya adalah semacam ilusi.

Einstein menyebutnya sebagai “aksi seram di kejauhan”. Fisikawan Jerman Erwin Schrodinger menggunakan istilah “keterikatan” dalam secarik surat kepada Einstein. Dia pun tidak meyakini mekanika kuantum.

“Saya rasa saya bisa katakan bahwa tak ada seorangpun yang memahami mekanika kuantum,” jelas fisikawan Richard Feynman.

Meskipun demikian, mekanika kuantum kini merupakan paradigma bagi alam pada tingkat atom. Ini berfungsi sebagai dasar pada banyak teknologi modern, dari laser hingga transistor. Dan keterikatan hadir sebagai bagian dari paketnya. Para fisikawan telah menunjukkannya dalam laboratorium sejak tahun 1980-an, dan tengah digunakan dalam ekperimen laboratorium dengan blok-blok bangunan komputer kuantum.

Berlian yang digunakan Walmsley dan tim internasional berukuran sekitar 3 milimeter persegi dengan ketebalan 1 milimeter.

“Kami menggunakan laser pulsa pendek dengan durasi pulsa sekitar 100 femto-detik (seper satu detik),” katanya.

Mereka memilih berlian karena merupakan kristal, sehingga lebih mudah mengukur getaran molekulnya, dan karena transparan pada panjang gelombang yang terlihat. Cahaya dari laser mengubah semacam getaran massa dalam kristal berlian yang disebut fonon, dan pengukuran menunjukkan bahwa mereka terikat: Getaran berlian yang kedua bereaksi terhadap apa yang terjadi pada getaran yang pertama.

Dengan melakukan percobaan dengan pulsa laser yang ultra-cepat, memungkinkan para peneliti menangkap keterikatan, yang biasanya sangat berlangsung cepat pada benda-benda besar dalam suhu kamar.

“Ini tetap merupakan cara berpikir yang berlawanan tentang objek,” aku Walmsley.

“Ini adalah potongan kerja yang sangat bagus dan cerdas dengan implikasi yang berpotensi besar,” kata Sidney Perkowitz, seorang fisikawan di Universitas Emory di Atlanta, dan penulis “Slow Light: Invisibility, Teleportation and Other Mysteries of Light”, buku yang sebagian membahas tentang keterikatan. Ukuran makroskopik, dan fakta bahwa hal ini dilakukan pada suhu kamar, akan menjadi langkah penting menuju teknologi kuantum praktis untuk telekomunikasi dan komputasi, dan ke arah pemahaman yang lebih mendalam tentang bagaimana dunia kuantum dan dunia skala-manusia saling terkait.”

Sumber : FaktaIlmiah.com, 2 Desember 2011

Read Post | komentar

Sistem Komunikasi Serat Optik

Perkembangan dan penerapan teknologi telekomunikasi dunia yang berkembang dengan cepat, secara langsung ataupun tidak langsung akan mempengaruhi perkembangan sistem telekomunikasi Indonesia. Beroperasinya satelit telekomunikasi Palapa dan kemudian pemakaian SKSO (Sistem Komunikasi Serat Optik) di Indonesia merupakan bukti bahwa Indonesia juga mengikuti dan mempergunakan teknologi ini di bidang telekomunikasi.

Tidak disangkal lagi bahwa serat optik akan memberikan kemungkinan yang lebih baik bagi jaringan telekomunikasi. Serat optik adalah salah satu media transmisi yang dapat menyalurkan informasi dengan kapasitas besar dengan keandalan yang tinggi. Berlainan dengan media transmisi lainnya, maka pada serat optik gelombang pembawanya tidak merupakan gelombang elektromagnet atau listrik, akan tetapi merupakan sinar/cahaya laser.

Sebagaimana namanya maka serat optik dibuat dari gelas silika dengan penampang berbentuk lingkaran atau bentuk-bentuk lainnya. Pembuatan serat optik dilakukan dengan cara menarik bahan gelas kental-cair sehingga dapat diperoleh serabut/serat gelas dengan penampang tertentu. Proses ini dikerjakan dalam keadaan bahan gelas yang panas. Yang terpenting dalam pembuatan serat optik adalah menjaga agar perbandingan relatif antara bermacam lapisan tidak berubah sebagai akibat tarikan. Proses pembungkusan seperti pemberian bahan pelindung atau proses pembuatan satu ikat kabel yang terdiri atas beberapa buah hingga ratusan kabel pengerjaannya tidak berbeda dengan pembuatan kabel biasa.

Keunggulan Transmisi Serat Optik

Sistem transmisi serat optik ini dibandingkan dengan teknologi transmisi yang lain mempunyai beberapa kelebihan, antara lain :

• Redaman transmisi yang kecil

Sistem telekomunikasi serat optik mempunyai redaman transmisi per km relatif kecil dibandingkan dengan transmisi lainnya, seperti kabel coaxial ataupun kabel PCM. Ini berarti serat optik sangat sesuai untuk dipergunakan pada telekomunikasi jarak jauh, sebab hanya membutuhkan repeater yang jumlahnya lebih sedikit.

• Bidang frekuensi yang lebar

Secara teoritis serat optik dapat dipergunakan dengan kecepatan yang tinggi, hingga mencapai beberapa Gigabit/detik. Dengan demikian sistem ini dapat dipergunakan untuk membawa sinyal informasi dalam jumlah yang besar hanya dalam satu buah serat optik yang halus.

• Ukurannya kecil dan ringan

Dengan demikian sangat memudahkan pengangkutan pemasangan di lokasi. Misalnya dapat dipasang dengan kabel lama, tanpa harus membuat lubang polongan yang baru.

• Tidak ada interferensi

Hal ini disebabkan sistem transmisi serat optik mempergunakan sinar/cahaya laser sebagai gelombang pembawanya. Sebagai akibatnya akan bebas dari cakap silang (cross talk) yang sering terjadi pada kabel biasa. Atau dengan perkataan lain kualitas transmisi atau telekomunikasi yang dihasilkan lebih baik dibandingkan transmisi dengan kabel. Dengan tidak terjadinya interferensi akan memungkinkan kabel serat optik dipasang pada jaringan tenaga listrik tegangan tinggi (high voltage) tanpa khawatir adanya gangguan yang disebabkan oleh tegangan tinggi.

• Kelebihan lain

Adanya isolasi antara pengirim (transmitter) dan penerimanya (receiver), tidak ada ground loop serta tidak akan terjadi hubungan api pada saat kontak atau terputusnya serat optik. Dengan demikian sangat aman dipasang di tempat-tempat yang mudah terbakar. Seperti pada industri minyak, kimia, dan sebagainya.

Sumber : elektroPII

Read Post | komentar

Fisika Lebih Menyenangkan Dengan Imajinasi

Imajinasi lebih utama daripada pengetahuan. Pengetahuan bersifat terbatas. Imajinasi melingkupi dunia. -Albert Einstein-

Itulah sepatah kata yang pernah dikatakan oleh Einstein. Berbicara tentang fisika dapat menimbulkan tanggapan yang beragam. Bukan gosip lagi kalau fisika merupakan salah satu "hantu" yang ditakuti oleh banyak pelajar, baik itu di tingkat menengah, umum, dan bahkan di perguruan tinggi. Sebagian orang menghafalkan rumus-rumus fisika layaknya buku sejarah tanpa menyadari maknanya. Ada juga yang pasrah karena menganggap fisika hanyalah milik orang-orang yang serius, cerdas, gila matematika, dan pada umumnya "kurang gaul". Bahkan, tidak sedikit yang beranggapan bahwa menjadikan fisika sebagai karir hidup adalah pilihan yang salah karena "masuknya" mudah tapi "keluarnya" susah. Dengan kata lain, menjadi mahasiswa fisika tidaklah sulit tapi lulusnya setengah mati dan kerjanya paling-paling menjadi guru atau kalau beruntung bisa menjadi dosen.

Beberapa pelajar mengagumi fisika karena membaca berita mengenai keberhasilan tim olimpiade fisika atau membaca buku tentang kehidupan para ilmuwan besar. Sayang, banyak juga yang hanya sebatas mengagumi tidak sampai menghayati atau mendalami fisika. Seringkali orang yang menguasai fisika dianggap sebagai orang "keren" sekaligus "aneh" karena mau belajar sesuatu yang sulit, padahal kalau jadi pengusaha bisa kaya-raya. Persepsi-persepsi demikian mengakibatkan masyarakat umum cenderung menggemari ilmu lain seperti metafisika. Disaat negara-negara lain berusaha untuk menyadarkan masyarakatnya agar tidak "gatek" alias gagap iptek negara kita melalui beberapa media massa tampaknya bekerja keras meyakinkan masyarakat agar tidak "gagib" atau gagap gaib. Padahal, penyampaian informasi ini menggunakan aplikasi fisika dan elektronika. Singkatnya, menemukan orang yang menyukai fisika bagaikan mencari jarum pentul didalam tumpukan jerami.

Banyak sekali pelajar atau mahasiswa yang sabar menunggu penayangan rumus-rumus fisika di papan tulis, kemudian mengerjakan soal-soal fisika. Dari pengalaman, soal-soal tersebut diselesaikan dengan cara "gotong-royong" karena hanya sedikit orang yang bisa atau mau mengerjakannya. Keberhasilan pengajaran tidak jarang didasarkan atas kemampuan mengerjakan soal-soal ujian akhir, bukan pada penguasaan makna fisis dari rumus tersebut.

Sebagai contoh, hampir semua orang di kelas tahu hukum kedua Newton, F = m.a, tetapi mungkin tak pernah terbayangkan bahwa rumus tersebut dapat menceritakan mengapa orang-orang gendut lebih suka main tarik tambang daripada lari 100 meter. Kemudian, siapa yang tak mengenal persamaan terkenal Einstein E = mc2 ? Sayang, sedikit sekali orang yang mengetahui bahwa massa sebuah buku fisika dasar mengandung energi yang dapat membawa suatu wahana antariksa ke bulan!

Salah satu penyebab persepsi negatif tentang fisika adalah bahwa ilmu tersebut seringkali diajarkan tanpa penghayatan sehingga terasa menyebalkan. Padahal, melalui fisika kita dapat mengetahui banyak hal. Seorang pelajar yang mulai mempelajari ilmu ini tidak perlu jauh-jauh mengunjungi laboratorium untuk melihat fenomena fisika. Kapanpun dan dimanapun ia dapat berimajinasi (menghayal) tentang lingkungan sekitarnya. Keindahan warna bunga yang tampak oleh mata, musik yang terdengar nyaman di telinga, air terjun yang memikat, aliran angin yang sejuk, adalah sedikit contoh dari fenomena fisika sehari-hari. Penjelasan bahwa setiap warna memiliki panjang gelombang yang berbeda-beda dan bahwa benda-benda menyerap serta meradiasikan panjang gelombang tertentu sehingga sampai ke mata kita, dapat dibaca dalam buku fisika. Akan tetapi seringkali orang tidak peduli dengan penjelasan itu karena tidak berimajinasi sehingga ia lupa akan keindahan alam dan tidak memiliki rasa ingin tahu.

Imajinasi lahir dari lingkungan yang mendukung seseorang agar memikirkan berbagai fenomena disekitarnya. Jika masyarakat sekitar atau keluarga di rumah tidak menghargai kebebasan berpikir maka daya imajinasi sulit untuk berkembang. Hampir semua fisikawan terkenal adalah orang-orang yang suka berimajinasi dan seringkali dikatakan sebagai pemikir "radikal" karena dianggap aneh oleh lingkungan yang seringkali bersifat dogmatis. Einstein adalah contoh populer dari orang yang suka berimajinasi dan mengembangkannya. Ia membayangkan bagaimana seandainya ia dapat bergerak dengan kecepatan cahaya. Pemikiran aneh ini menghasilkan teori relativitas khusus yang sampai kini masih digunakan. Hal yang sama dilakukan oleh Newton. Kalau saja ia tidak suka melamun dibawah pohon apel mungkin hukum gravitasi universalnya tidak ditemukan sampai berpuluh-puluh tahun kemudian.

Melalui imajinasi, kesadaran untuk mengamati fenomena alam dan membaca buku-buku fisika akan muncul dengan sendirinya. Sebagai contoh, molekul air (H2O) terdiri atas dua buah atom hidrogen dan sebuah atom oksigen. Kita tentu tidak mungkin melihat molekul air dengan mata telanjang. Akan tetapi, kita bisa berimajinasi bahwa molekul-molekul tersebut berukuran kecil sekali sehingga tak tampak. Oleh karenanya, jumlah molekul yang menyusun suatu benda haruslah sangat banyak. Melalui imajinasi kita tergerak untuk mempelajari bahwa satu mol molekul air (yang beratnya sekitar 18 gram) mengandung sekitar 6 x 1023 molekul. Jadi, satu sendok air ternyata terdiri atas sekitar 1022 molekul. Jumlah itu sangatlah besar. Jika seluruh penduduk indonesia diberi tugas untuk menghitung satu per satu molekul berbeda tiap 5 detik maka itu membutuhkan waktu bermiliar-miliar tahun!

Fisikawan tidak membuat rumus-rumus untuk dihafalkan atau ditulis pada telapak tangan. Rumus-rumus dibuat untuk memahami fenomena-fenomena alam dalam bentuk yang ringkas, indah, universal, dan berguna untuk menyelesaikan masalah yang menyangkut fenomena tersebut. Memang, fisika tidak mungkin terlepas dari matematika. Tanpa definisi matematis, fisika sangat sulit dikembangkan dan dimanfanfaatkan sebagai teknologi. Meskipun demikian, untuk mempelajari dasar-dasar fisika seseorang tidak perlu menjadi "gila" matematika ataupun menjadi serius dan takut tak dapat pacar karena "kurang gaul". Belajar fisika memang tidak mudah, tapi dengan melepaskan diri dari pemikiran yang dogmatis dan keinginan untuk berpikir bebas, imajinasi akan muncul dan bisa menjadi petualangan yang menyenangkan bagi siapapun. (fisik@net)

Read Post | komentar