• LATEST
    • A PHP Error was encountered

      Severity: Notice

      Message: Undefined variable: latest

      Filename: views/_header.php

      Line Number: 48

      A PHP Error was encountered

      Severity: Warning

      Message: Invalid argument supplied for foreach()

      Filename: views/_header.php

      Line Number: 48


Sumber Foton Tunggal Paling Efisien Saat ini

Teknologi-teknologi Quantum akhir-akhir ini mengalami revolusi besar di bidang teknologi informasi, komputer, keamanan komunikasi, penginderaan dan metrologi. Di bidang optiknya, tulis Urbasi Sinha et al., (2010:1) ialah foton. P. Gangier (2004) juga menyebut bahwa fokus riset sumber-sumber foton tunggal dan kebutuhan foton-foton tunggal (single-photons) berkembang pesat sejak awal abad 21.

Profesor Paul Kwiat, ahli fisika asal University of Illinois College of Engineering di Amerika Serikat (AS) dan koleganya peneliti post-doctoral Profesor Fumihiro Kaneda asal Tohoku University di Jepang, baru-baru ini melakukan uji-coba riset lab untuk sumber foton tunggal (single photon) paling efisien saat ini. Hasilnya, 30 foton dengan efisiensi sangat tinggi untuk aplikasi quantum optik. Hasil uji-coba Kiat dkk (2019) ini merupakan generasi baru sumber foton tunggal untuk ilmu informasi quantum (Science Daily, 5/10/2019).

“A photon is the smallest unit of light: Einstein's introduction of this concept in 1905 marked the dawn of quantum mechanics. Today, the photon is a proposed resource in quantum computation and communication--its unique properties make it an excellent candidate to serve as a quantum bit, or qubit,” ungkap Profesor Kwiat (University of Illinois College of Engineering, 5/10/2019).

Selama ini, generasi deterministik multi-foton dan foton tunggal merupakan syarat utama skala luas aplikasi komunikasi dan informasi quantum optik. Namun, Heralded single-photon sources (HSPSs) hasil proses-proses optik non-linier, tidak dapat diskalakan karena sifat probabilistiknya sangat membatasi efisiensi generasi HSPS. Riset lab (uji-coba) foton tunggal dari Profesor P. G. Kwiat dan Profesor F. Kaneda berupaya mengatasi keterbatasan HSPS ini dengan meningkatkan efisiensinya melalui multiplexing waktu skala besar.

“Photons move quickly--perfect for long-distance transmission of quantum states--and exhibit quantum phenomena at the ordinary temperature of our everyday life. Other promising candidates for qubits, such as trapped ions and superconducting currents, are only stable in isolated and extremely cold conditions. So the development of on-demand single-photon sources is critical to realizing quantum networks and might enable small room-temperature quantum processors,” papar F. Kaneda (University of Illinois College of Engineering, 5/10/2019).

Profesor Fumihiro Kaneda, ahli fisika asal Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences pada Tohoku University di Jepang. Profesor Kaneda juga mantan peneliti post-doctoral pada grup Kwiat di Department of Physics, University of Illinois at Urbana-Champaign di Amerika Serikat. Hasil riset kedua profesor ini dirilis oleh jurnal Science Advances edisi 2019. (F. Kaneda, P. G. Kwiat, “High-efficiency single-photon generation via large-scale active time multiplexing”, Science Advances, 2019).

Selama ini, peneliti foton tunggal umumnya menggunakan hasil efek optik non-liniar (spontaneous parametric down-conversion/SPDC) guna menghasilkan pasangan foton. Namun, metode SPDC ini kurang efisien. Profesor Kwiat dan Profesor Kaneda mengatasi kelemahan SPDC ini dengan menggunakan teknik ‘multiplexing’. Foton hasil proses ‘multiplexing’ digabungkan menjadi serat serat optik mode tunggal dengan efisiensi tinggi yang sangat berguna untuk aplikasi informasi quantum.

“SPDC is a quantum process, and it's uncertain whether the source will produce nothing, or one pair, or two pairs. The probability of producing exactly one pair of single photons is at most 25 percent. The world's best competing experiment at the moment using these multiple photon states had to wait something like two minutes until they got a single such event. They're pulsing at 80-million times a second--they're trying very, very often--but it's only about once every two minutes that they get this event where each source produces exactly one photon pair,” papar Profesor Kwiat. (University of Illinois College of Engineering, 5/10/2019).

Proyek riset Profesor Kwiat dan Profesor Kaneda dibiayai oleh National Science Foundation, US Army, dan US Navy di Amerika Serikat. Hasilnya ialah generasi baru sumber foton tunggal yang dapat diterapkan dan digunakan untuk sains informasi quantum.

Profesor Kwiat menambahkan, “We can calculate based on our rate the likelihood that we'd be able to produce something like that. We're actually driving quite a bit slower, so we're only making the attempt every 2 microseconds--they're trying it 160 times as often--but because our efficiency is so much higher using multiplexing, we'd actually be able to produce something like 4,000 12-photon events per second,” (University of Illinois College of Engineering, 5/10/2019).

Oleh: Servas Pandur