Ilustrasi penelitian partikel kuantum (Foto: Earth)
Jakarta, Jurnas.com - Para ilmuwan menemukan bukti baru bahwa partikel kuantum tertentu mampu mengingat keadaan sebelumnya, sebuah sifat yang selama ini hanya diprediksi secara teoretis. Temuan ini muncul dari pengamatan muatan listrik pecahan yang bergerak berulang dalam struktur karbon ultra-tipis.
Riset tersebut dilakukan dengan melacak muatan fraksional yang bergerak melingkar di dalam perangkat berbasis grafena. Ketika muatan itu menyelesaikan satu putaran penuh, sinyal gangguan listriknya kembali muncul dengan pola yang konsisten, menandakan adanya interferensi kuantum yang stabil.
Eksperimen ini dipimpin oleh Dr. Yuval Ronen, fisikawan materi terkondensasi dari Weizmann Institute of Science (WIS). Timnya menggunakan rangkaian grafena bilapis yang memungkinkan pergerakan partikel kuantum diarahkan secara presisi menggunakan elektroda.
Dikutip dari Earth pada Sabtu (31/1), stabilitas perangkat menjadi kunci penting. Dengan menjaga kondisi eksperimen tetap konsisten, para peneliti dapat memastikan bahwa muatan yang beredar tidak kehilangan koherensinya, sebuah tantangan besar dalam sistem kuantum nyata.
Dalam kondisi suhu sangat rendah dan medan magnet kuat, elektron dapat terorganisasi menjadi bentuk baru yang membawa muatan listrik dalam pecahan. Fenomena ini dikenal sebagai efek Hall kuantum fraksional, yang pertama kali diamati pada awal 1980-an.
Eksitasi fraksional ini sering disebut anyon, partikel kuantum yang hanya muncul dalam sistem dua dimensi. Beberapa jenis anyon, terutama yang memiliki penyebut genap, diperkirakan bersifat non-Abelian, artinya pertukaran posisi mereka dapat mengubah keadaan kuantum kolektif.
Untuk membaca perilaku partikel tersebut, tim memanfaatkan interferensi kuantum. Ketika fungsi gelombang partikel terbelah lalu bergabung kembali, pola interferensi yang muncul memengaruhi resistansi listrik perangkat.
Pola interferensi ini mengikuti efek Aharonov–Bohm, yaitu pergeseran fase kuantum akibat partikel mengelilingi fluks magnet. Konsistensi pola tersebut menunjukkan bahwa muatan fraksional tetap koheren selama berulang kali mengitari lintasan.
Salah satu temuan paling mengejutkan adalah indikasi muatan setengah elektron. Awalnya, para peneliti memperkirakan akan melihat muatan seperempat elektron, tetapi data menunjukkan perilaku yang lebih cocok dengan setengah muatan, kemungkinan akibat dua partikel yang bergerak bersama.
Dengan mengubah tegangan, peneliti juga dapat mengatur jumlah muatan yang terperangkap di dalam area tertutup lintasan. Perubahan ini memengaruhi pola interferensi, mengisyaratkan keberadaan muatan seperempat elektron di dalam `pulau` kuantum tersebut.
Kombinasi bukti dari muatan yang beredar dan muatan yang terperangkap menguatkan dugaan bahwa sistem ini menunjukkan sifat non-Abelian. Pada sistem semacam ini, urutan pertukaran partikel meninggalkan jejak pada keadaan kuantum global.
Keunikan tersebut penting bagi masa depan komputasi kuantum. Informasi tidak tersimpan secara lokal, melainkan dalam struktur topologis keseluruhan sistem, sehingga lebih tahan terhadap gangguan lingkungan.
Meski demikian, para peneliti menegaskan bahwa interferensi saja belum cukup untuk membuktikan sepenuhnya sifat non-Abelian. Diperlukan eksperimen lanjutan yang secara langsung menunjukkan bahwa urutan pertukaran partikel benar-benar mengubah keadaan sistem.
Penelitian ini dipublikasikan di jurnal Nature.
Google News: http://bit.ly/4omUVRy
Terbaru: https://jurnas.com/redir.php?p=latest
Langganan : https://www.facebook.com/jurnasnews/subscribe/
Youtube: https://www.youtube.com/@jurnastv1825?sub_confirmation=1
partikel kuantum anyon non-Abelian memori kuantum
