Pada awal abad ke-20, teori kuantum menjelaskan beberapa fenomena yang menyangkut beda sehari-hari, yakni cahaya. Teori ini menjelaskan mengenai benda yang ketika dipanaskan sampai ribuan derajat memancarkan cahaya dengan warna tertentu atau biasanya disebut Radiasi Benda Hitam. Sifat cahaya tersebut dan partikel subatomik dipelajari oleh Planck, Einstein, Bohr yang dipadukan dengan Schroedinger, Heisenberg menjadi sebuah teori mekanika kuantum.

Efek kuantum tak hanya berperan pada tingkat atomik. Pada 2007 ditemukan bahwa efek kuantum berperan dalam proses fotosintesis yang terdapat pada tanaman berdaun dan Sebagian alga. Dalam proses fotosintesis, di mana cahaya dalam bentuk energi yang dieksitasi akan mengalami gangguan oleh lingkungan selama proses perambatan. Gangguan dari lingkungan ini berupa molekul air dan protein yang dapat memengaruhi jumlah energi.

“Sistem ini menunjukan adanya noise atau gangguan berupa fluktuasi termal yang dapat mencegah efek penahanan sehingga transport menjadi lebih cepat dan efisien,” tulis Prof. Freddy Permana Zen dalam artikelnya di Rubrik Rekacipta ITB pada Selasa (29/3/2022).

Fenomena Noise

Fenomena Noise juga dapat dijelaskan dengan teori fisika kuantum. Derau atau Noise adalah sinyal-sinyak yang tidak diinginkan yang selalu ada dalam suatu sistem akibat pengaruh lingkungan. Namun, dalam dunia kuantum, noise tersebut dapat membantu bahkan dapat menaikkan efisiensi dari sistem tersebut.

Di Indonesia, pengembangan dari fenomena noise pada sistem kuantum dilakukan oleh anggota Laboratorium Fisika Teoretik Energi Tinggi Institut Teknologi Bandung (ITB) dengan menggunakan perhitungan analitis dan simulasi komputer.

Penelitian yang dilakukan berupa peninjauan terkait pengaruh eksternal seperti medan luar dan lingkungan serta pengaruh ketidakaturan pada sistem kuantum. Saat ini eksperimen dapat direalisasikan dengan perangkap ion (atom bermuatan) yang terbuat dari laser yang direkayasa. Perangkat tersebut telah dikembangkan oleh grup Universitas Innsbruck, Austria. Selain hal tersebut, terdapat eksperimen lain yang dapat mewujudkan sistem kuantum dengan derajat kontrol tinggi, yaitu simulator kuantum.

Simulator kuantum telah berhasil diwujudkan dengan arus superkonduktor, quantum doc, dan atom pada kisioptik. Kegunaan dari simulator tersebut antara lain yaitu dapat menjadi komputer kuantum, desain obat, sensor, hingga simulasi quantum gravity. Oleh karena itu, Grup di ITB juga turut berkontribusi dalam menelaah aspek dinamika kuantum dan efek noise lingkungan.

*Artikel ini telah dipublikasi di Media Indonesia rubrik Rekacipta ITB, tulisan selengkapnya dapat dibaca di laman https://research.lppm.itb.ac.id/information/manfaat_noise_di_dunia_kuantum

Reporter: Tarisa Putri (Teknik Kimia, 2019)