Quantum entanglement adalah salah satu fenomena paling unik di dunia Quantum Fisika. Fenomena ini memungkinkan dua atom untuk mempunyai properti yang sama atau berlawanan satu sama lain, tanpa adanya interaksi diantara keduanya. Jadi meskipun jarak memisahkan dua atom itu, keduanya akan tetap terhubung seketika seolah ada sinyal yang mampu mempengaruhi keadaan mereka yang bergerak lebih cepat dari kecepatan cahaya. Agak sulit untuk membayangkan fenomena ini di dalam kejadian sehari-hari. Namun kita dapat membuat perumpamaan sebagai berikut.

Misalnya, kita mempunyai dua buah bola yang mempunyai ukuran sama dan berbentuk sama. Dua buah bola ini, kemudian di entangle-kan sehingga satu bola berputar searah jarum jam dan bola satunya berputar sebaliknya. Kemudian, seorang astronot yang akan dikirim ke Mars mengambil salah satu bola itu untuk ditempatkan di Koloni mereka. Sesampainya di Mars, bola itu ditempatkan di sebuah ruangan hampa di sebuah bunker di bawah permukaan Mars. Sehingga tidak mungkin ada sinyal atau sistem komunikasi yang mampu mempengaruhi keadaan bola itu dari jauh. Bola yang di bumi, katakanlah yang berputar searah jarum jam, dibalik arah putarannya sehingga berlawanan arah jarum jam. Maka, bola yang ada di Mars seketika itu juga (tanpa ada jeda waktu) akan berputar menjadi searah jarum jam.

Einstein menolak keras adanya Quantum Entanglement ini, walaupun persamaan matematika yang ia buat menunjukan dengan sangat tepat keberadaannya. Dia percaya bahawa Quantum Entanglement terjadi karena dua buah atom yang entangle pastilah mempunyai mempunyai sebuah variabel yang sama. Jadi meskipun jarak memisahkan, variable itu tetaplah terikat diantara kedua atom tersebut. Tapi nyatanya, tidak ada variable itu, tidak ada sistem komunikasi diantaranya, dan tidak mungkin terjadi interaksi karena dua buah partikel dapat ber-entangle secara seketika walaupun dipisahkan jarak yang sangat jauh. Jika ada sistem komunikasi diantara dua buah partikel, maka sistem komunikasi itu pastilah terjadi dalam kecepatan yang melebihi kecepatan cahaya. Sampai saat ini, kecepatan seperti itu belumlah ditemukan, dan mungkin tidak akan pernah ada.

Oke, mungkin cukup sampai disini introduksi dari Quantum Entanglement. Di lain artikel, saya mungkin akan menyempatkan untuk menulis lebih dalam tentang Quantum Entanglement. Sekarang, saya akan mencoba memberikan beberapa fungsi yang mungkin dapat diterapkan dari fenomena ini dalam kehidupan sehari-hari. Berikut beberapa fungsi yang saya rangkum dari artikel2 dan jurnal:

1. Sistem Komunikasi Supercepat

Dua partikel yang ter-entangle seolah-olah dapat berkomunikasi secara instan. Walaupun kedua partikel itu terpisah oleh jarak yang sangat jauh. Di bumi, komunikasi dengan gelombang radio dapat berlangsung secara cepat dan tanpa masalah karena gelombang radio itu sendiri berjalan dalam kecepatan yang kurang lebih sama dengan cahaya. Jarak satu tempat ke tempat lain di bumi ini masih dapat ter cover oleh kecepatan seperti itu.

Namun jika bicara tentang perjalanan antar planet, seperti misi di Mars. Jarak yang memisahkan antara bumi dan Mars membuat komunikasi menjadi pelik. Sekarang, komunikasi dari Mars ke Bumi bisa mempunyai renggang waktu sekitar 48 menit. Jika ini hanya pengiriman data biasa, tidak ada dampak signifikan yang berakibat fatal terhadap sistem. Namun jika keadaan darurat, maka jeda waktu seperti itu sangat signifikan. Apalagi jika misi manusia ke Mars jadi dilaksanan. Keadaan darurat harus segera ditangani dan advise yang diberikan dari bumi akan sangat berpengaruh terhadap keberhasilan misi.

Saat ini, ilmuwan memang belum berhasil mengirimkan data yang kompleks dengan quantum entanglement. Tapi, state yang ringkas seperti jika keadaan di tempat satu 0, maka di tempat sebaliknya adalah 1 sudah berhasil dilakukan. Dan 0 serta 1 ini adalah basic pertama dari sistem komputasi. Jika data yang kompleks berhasil dibuat, maka tidak menutup kemungkinan sistem komunikasi dengan quantum entanglement akan segera terwujud.

2. Sistem Enkripsi

Selama ini, enkripsi bekerja dengan menggunakan sebuah kunci (key). Dimana pengirim mempunyai kunci terseut dan penerima juga mempunyai kunci yang sama. Jika penerima menerima pesan yang dikirimkan oleh encoder, maka kunci yang ia miliki dapat berfungsi menjadi sebuah decoder. Sistem seperti ini relatif aman, namun kemungkinan orang lain mempunyai kunci yang sejenis (atau hampir sama) tak dapat dianggap enteng.

Quantum entanglement dapat menjadi solusi untuk celah sistem enkripsi tersebut. Dengan Quantum entanglement, seorang encoder dapat menciptakan kunci dari dua buah partikel yang di entangle-kan. Dan ini berarti bahwa dua buah partikel ini adalah satu-satunya pasangan entangle di seluruh alam semesta. Tidak mungkin untuk digandakan atau dicari padanannya. Jika sistem enkripsi mampu menggunakn quantum entanglement, maka dapat dibilang kode yang dihasilkan nyaris tidak mampu dipecahkan. Kecuali jika ia menggunakan salah satu dari partikel yang di entangle-kan tersebut.

3. Sistem Waktu Presisi

Waktu adalah sebuah entitas yang penting. Waktu bukan hanya mejelaskan keadaan atau kejadian berada namun juga menjadi tolok ukur yang berharga. Sekarang, kita mengukur waktu kebanyakan dengan menggunakan sistem analog, atau beberapa juga menggunakan sistem digital. Namun, sistem ini masih mempunyai kekurangan karena banyak terdapat interferensi. Iterferensi dapat terjadi karena kesalahan manusia, elektronik, maupun gelombang magenetik atau gravitasi dari bumi. Karena itulah, konsep jam atom (atomic clock) mulai digulirkan.

Ketepatan jam atom bergantung sebagian pada jumlah atom yang digunakan. Karena disimpan di ruangan vakum, setiap atom secara independen mengukur waktu dan terus mengawasi perbedaan lokal secara acak antara dirinya dan atom2 tetangganya. Jika ilmuwan menjejalkan 100 kali lebih atom ke jam atom, jam atom menjadi 10 kali lebih tepat, tapi ada batas pada berapa banyak atom yang dapat dimasukan. Tujuan besar ilmuwan berikutnya adalah untuk berhasil menggunakan quantum entanglement untuk meningkatkan presisi. Sehingga lebih banyak atom yang dapat digunakan untuk mengukur waktu. Semakin banyak atom, semakin presisi sistem. Dan tingkat presisi jam atom ini kemungkinan akan dapat bertahan 5 milyar tahun. Jauh lebih lama dari perkiraan usia bumi sendiri.

4. Super Komputer

Selama ini komputer bekerja menggunakan sistem binary digit atau bit. Namun di masa mendatang, ada kemungkinan komputer akan menggunakan sistem quantum digit atau qubit. Apa perbedaannya? Sistem binary digit menggunakan pengukuran yang tetap, antara bilangan biner 0 dan 1. Namun qubit mampu menghasilkan kemampuan komputasi yang lebih tinggi karena 0 dan 1 dapat terjadi dalam satu keadaan, atau keadaan Quantum.

God god doesn’t throw dice, kurang lebih begitulah yang Einstein katakan waktu meniliti fenomena quantum ini. Dia tidak percaya bahwa sebuah partikel dapat mempunyai dua keadaan sekaligus. Di mana kita tidak mampu untuk mengetahuinya sebelum sebuah pengukuran dilakukan. Namun ternyata seperti itulah basic fundamental alam semesta ini bekerja. Dan jika manusia mampu mengambil benefitnya, kita mampu menciptakan superkomputer yang jauh lebih optimal dari yang ada sekarang.

Apa gunanya mempunyai superkomputer yang luar biasa itu? Apakah manusia mampu memperoleh keuntungan langsung darinya? Kita tidak tahu secara pasti, namun banyak permasalahan di dalam ilmu pengetahuan yang belum dapat terjawab sampai sekarang karena kita tidak mempunyai super komputer yang cukup canggih. NASA misalnya, masih berusaha menciptakan simulasi alam semesta dari mulai awal bigbang sampai sekarang. Namun, mesin yang mereka sebut sebagai Bholsoy itu masih jauh dari sempurna.

5. Pengiriman Barang dan Mungkin Manusia

Yap, dari sekian banyak fungsi quantum entanglement, mungkin inilah yang paling mengkhayal namun paling menarik untuk dibahas. Sebelumnya, kita sudah tahu bahwa quantum entanglement dapat digunakan sebagai sarana komunikasi supercepat, atau bahkan dapat dikatakan instan. Pengiriman data secara kecil sudah mampu dilakukan. Namun memang pengiriman data secara besar belum dapat dilakukan secara baik.

Tapi bagaimana jika pengiriman data secara besar dapat dilakukan. Dengan menggunakan identifikasi per partikel, sebuah data besar dan mungkin barang ukuran cukup besar dapat dikirim dengan fenomena ini. Tidak menutup kemungkinan, sebuah barang dari bumi dapat dikirimkan misalnya ke pos koloni di Mars. Dalam waktu instan tanpa perlu adanya penerbangan fisik ke sana. Jika pengiriman barang dapat dilakukan, apakah mungkin pengiriman manusia dapat dilakukan. Prof Michio Kaku dan Bryan Green pernah mengatakan ya, pada salah satu wawancara yang ia lakukan. Hanya saja ada satu masalah yang harus dipecahkan terlebih dahulu.

Pengiriman manusia dengan menggunakan sistem seperti teleportasi sangatlah riskan. Manusia harus dipecah-pecah bahkan dalam level atom, dan kemungkinan juga struktru DNA harus dipisahkan satu sama lain. Jika penyusunannya gagal, bahkan di level DNA sekalipun. Misalnya ada 0,0001 DNA yang gagal tersusun, maka kemungkinan kita tidak akan berbentuk seperti kita sekarang ini. Butuh sebuah super komputer yang mampu memproses enkripsi tersebut. Dan kemungkinan besar, poin nomor 2 dan 4 menjadi penting.

Intinya, untuk mampu mengirimkan orang atau setidaknya barang dengan menggunakan quantum entanglement. Sehingga kita mempunyai teknologi teleportasi seperti di Star Trek. Maka kita harus menguasai seluruh aspek dari nomor 1 hingga 4 terlebih dahulu. Sistem waktu yang presisi misalnya, juga berpengaruh terhadap proses pengiriman data dengan quantum entanglement. Jika sequensial data berbeda 0,001 detik saja. Maka dalam tahap molekuler, data sudah tersusun dalam bentuk yang berbeda.

Sumber:

http://hackaday.com/2015/11/30/uses-for-quantum-entanglement-with-shanni-prutchi/

http://www.smithsonianmag.com/science-nature/five-practical-uses-spooky-quantum-mechanics-180953494/

http://www.popsci.com/tags/quantum-entanglement