Eksperimen dengan sebab dan akibat kuantum mengungkapkan nonklasisitas yang tersembunyi

Penjelasan sebab-akibat seperti "catnip menyebabkan kucing bahagia", "lelucon menyebabkan tawa" dan "penyebab penelitian yang menarik Dunia Fisika artikel” adalah cara yang berguna untuk mengatur pengetahuan tentang dunia. Matematika sebab-akibat mendukung segala sesuatu mulai dari epidemiologi hingga fisika kuantum. Namun, di dunia kuantum, hubungan antara sebab dan akibat tidak begitu mudah. Sebuah tim fisikawan internasional kini telah menggunakan pelanggaran kuantum kausalitas klasik untuk lebih memahami sifat sebab-akibat. Dalam prosesnya, tim menemukan perilaku kuantum dalam situasi di mana metode standar menunjukkan bahwa sistem harus klasik – hasil yang dapat diterapkan dalam kriptografi kuantum.

Dalam fisika kuantum, hasil yang dikenal sebagai teorema Bell menyatakan bahwa tidak ada teori yang memasukkan variabel "tersembunyi" lokal yang dapat mereproduksi korelasi antara hasil pengukuran yang diprediksi oleh mekanika kuantum. Hasil serupa terjadi dalam teori inferensi kausal, di mana sistem kuantum juga menentang aturan penalaran kausal klasik. Ide di balik pendekatan inferensi kausal adalah bahwa sementara korelasi statistik antara dua variabel dapat muncul karena hubungan kausal langsung di antara mereka, korelasi juga dapat mengandung kontribusi dari penyebab umum yang tersembunyi. Dalam beberapa kasus, kontribusi tersembunyi ini dapat diukur, dan ini dapat digunakan untuk menunjukkan bahwa korelasi kuantum memang ada bahkan ketika teorema Bell tidak dapat dilanggar.

Menyimpulkan struktur kausal mencapai kontrol langsung atas sebab dan akibat

Dalam karya terbaru, tim yang dipimpin oleh fisikawan eksperimental Davide Poderini dan rekan-rekannya di Brasil, Jerman, Italia, dan Polandia menggabungkan teori dan eksperimen untuk menunjukkan fenomena kuantum dalam sistem yang seharusnya tampak klasik. Para peneliti mengeksplorasi pengertian sebab dan akibat dengan mempertimbangkan apakah korelasi antara dua variabel, A dan B, menyiratkan bahwa yang satu adalah penyebab yang lain, atau apakah beberapa variabel lain (yang berpotensi tidak teramati) mungkin menjadi sumber korelasi.

Dalam penyelidikan mereka, para peneliti menggunakan model kausal (lihat gambar) di mana statistik variabel A mempengaruhi variabel B, baik secara langsung atau dengan tindakan sumber yang sama (disebut ) yang menghubungkan hasil kedua variabel bahkan tanpa adanya hubungan sebab akibat di antara mereka. Untuk membedakan kedua skenario tersebut, peneliti melakukan intervensi pada variabel A yang menghilangkan pengaruh eksternal. Ini meninggalkan variabel A di bawah kendali penuh eksperimen, sehingga memungkinkan untuk memperkirakan hubungan sebab akibat langsung antara A dan B.

Alternatifnya, dengan memasukkan variabel tambahan X yang tidak bergantung pada B dan , korelasi yang diamati antara variabel A dan B dapat diuraikan menjadi probabilitas bersyarat. Probabilitas bersyarat ini menempatkan batas bawah pada tingkat efek kausal antara variabel, sehingga memungkinkan untuk memperkirakan tingkat pengaruh antara A dan B.

Para peneliti menyebut batas bawah ini sebagai ketidaksetaraan instrumental, dan merupakan kendala klasik yang (mirip dengan ketidaksetaraan yang muncul dari teorema Bell) berasal dari penerapan struktur kausal ini pada sebuah eksperimen. Akibatnya, tingkat pengaruh kausal kuantum antara variabel A dan B akan kurang dari minimum yang diperlukan untuk sistem klasik, memungkinkan nonklasikalitas diamati melalui intervensi bahkan ketika tidak ada ketidaksetaraan Bell yang dilanggar.

Intervensi eksperimental mengungkapkan efek kuantum

Untuk mengamati proses kausal instrumental, para peneliti menghasilkan pasangan foton dengan polarisasi terjerat dan mengukurnya dalam representasi yang berbeda dari ruang keadaan, atau basa. Berkat sifat terjerat foton, pilihan dasar untuk satu ditentukan oleh pengukuran di sisi lain, menghasilkan mekanisme "maju-maju" yang menerapkan hubungan sebab akibat langsung antara dua variabel. Sebagai hasil dari proses umpan-maju ini, para peneliti secara eksperimental mengamati pelanggaran batas bawah klasik untuk pengaruh kausal antara dua variabel dengan menghasilkan beberapa keadaan kuantum yang dicirikan oleh derajat keterjeratan yang berbeda.

Seperti ketidaksetaraan Bell, pelanggaran batas bawah klasik ini mewakili tanda korelasi kuantum. Selain itu, ia menghasilkan data statistik yang dapat bertindak sebagai dasar dari protokol kriptografi kuantum dasar apa pun. Sementara protokol kriptografi saat ini mengandalkan teorema Bell, menyimpulkan struktur kausal dari intervensi instrumental mewakili kompatibilitas yang lebih umum antara kausalitas klasik dan teori kuantum. Poderini dan rekan-rekannya berusaha bereksperimen dengan skenario kausal yang berbeda untuk menjelajahi jaringan kompleks dengan korelasi yang lebih kaya, yang dapat dieksploitasi untuk mengembangkan teknologi kuantum baru. Para peneliti percaya teknik eksperimental mereka dapat mengarah pada keuntungan kuantum dalam protokol kriptografi, sehingga memungkinkan untuk mewujudkan alat kriptografi yang lebih tangguh dan tidak terlalu menuntut teknologi.

Pos Eksperimen dengan sebab dan akibat kuantum mengungkapkan nonklasisitas yang tersembunyi muncul pertama pada Dunia Fisika.

• Coinsmart. Pertukaran Bitcoin dan Crypto Terbaik Eropa.
• Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. AKSES GRATIS.
• CryptoHawk. Radar Altcoin. Uji Coba Gratis.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/experiments-with-quantum-cause-and-effect-reveal-hidden-nonclassicality/