Sebuah paper quantum computing berprofile tinggi yang diterbitkan di Nature pada tahun 2021 menghadapi kritik serius dari komunitas peneliti. Paper tersebut mengklaim dapat membuktikan bahwa mekanika kuantum memerlukan bilangan kompleks dan hal ini dapat diuji secara eksperimental. Namun, analisis mendalam telah mengungkap cacat kritis yang merusak seluruh premis tersebut.
Kronologi Peristiwa:
- 2021: Renou et al. menerbitkan "Quantum theory based on real numbers can be experimentally falsified" di Nature
- 2021-2022: Makalah mendapat perhatian media yang signifikan dan presentasi konferensi
- Terkini: Analisis kritis mengungkapkan asumsi tersembunyi tentang keterjeratan melemahkan klaim utama
Klaim Asli dan Daya Tariknya
Paper 2021 oleh Renou dan rekan-rekannya menjadi berita utama dengan menyarankan bahwa para ilmuwan dapat menguji secara eksperimental apakah mekanika kuantum benar-benar membutuhkan bilangan kompleks untuk bekerja. Hal ini menarik karena menjanjikan untuk menyelesaikan pertanyaan fundamental tentang sifat realitas kuantum. Penelitian ini mendapat perhatian signifikan, dengan liputan di publikasi sains utama dan presentasi di konferensi-konferensi terkemuka.
Ide dasarnya adalah menciptakan tes yang dapat dilalui oleh komputer kuantum yang menggunakan bilangan kompleks, tetapi komputer kuantum yang terbatas pada bilangan riil saja akan gagal. Bayangkan seperti menguji apakah komputer benar-benar dapat melakukan perhitungan canggih tertentu, atau hanya berpura-pura dengan menggunakan trik matematika yang lebih sederhana.
Cacat Fatal: Entanglement Mengubah Segalanya
Kritik berpusat pada asumsi krusial yang terkubur dalam materi tambahan paper tersebut. Para penulis mengasumsikan bahwa sistem kuantum yang diuji akan dimulai tanpa keadaan entangled - kondisi di mana partikel kuantum tetap terhubung secara misterius bahkan ketika dipisahkan oleh jarak yang besar.
Asumsi ini bermasalah karena entanglement ada di mana-mana dalam mekanika kuantum. Seperti yang ditunjukkan oleh seorang peneliti dalam diskusi, mengecualikan entanglement dari mekanika kuantum seperti mencoba mempelajari gelombang laut sambil mengabaikan air. Asumsi tersebut sangat restriktif sehingga pada dasarnya menghilangkan salah satu fitur paling fundamental dari mekanika kuantum.
Entanglement merusak tes tersebut!
Para kritikus mendemonstrasikan bahwa jika sistem kuantum diizinkan berbagi keadaan entangled sebelum pengujian dimulai - yang sangat normal dan diharapkan - maka bahkan komputer kuantum yang hanya menggunakan bilangan riil dapat lulus tes. Hal ini sepenuhnya merusak klaim utama paper tersebut.
Konsep Teknis Utama yang Dijelaskan:
- Bilangan Kompleks: Objek matematika yang mencakup bilangan real dan komponen "imajiner", sering ditulis sebagai a + bi dimana i = √(-1)
- Entanglement: Fenomena kuantum dimana partikel-partikel menjadi berkorelasi sedemikian rupa sehingga pengukuran pada satu partikel secara instan mempengaruhi partikel lainnya, terlepas dari jarak
- Quantum Gateset: Kumpulan operasi dasar (seperti gerbang Toffoli , Hadamard , dan T ) yang dapat dikombinasikan untuk melakukan komputasi kuantum
- Phase Gradient States: Status kuantum khusus yang dapat digunakan untuk mensimulasikan operasi bilangan kompleks hanya menggunakan bilangan real
 |
|---|
| Meneliti peran bilangan kompleks dalam mekanika kuantum: bagaimana keterjeratan mempengaruhi pengujian eksperimental |
Mengapa Ini Penting untuk Penelitian Kuantum
Kontroversi ini menyoroti masalah yang lebih luas dalam penelitian quantum computing. Ketika para ilmuwan membuat klaim kuat tentang keterbatasan fundamental, asumsi di balik klaim tersebut sangat penting. Dalam kasus ini, pembatasan terhadap entanglement hanya disebutkan secara singkat dalam lampiran teknis, tidak ditampilkan secara menonjol dalam teks utama atau abstrak.
Perdebatan ini juga mengungkap betapa kompleksnya mekanika kuantum, bahkan untuk para ahli. Alat matematika yang digunakan untuk menggambarkan sistem kuantum - baik bilangan kompleks, matriks, atau struktur lainnya - masih menjadi subjek penelitian aktif dan perdebatan.
Respons Komunitas dan Pelajaran yang Dipetik
Respons komunitas quantum computing beragam. Beberapa peneliti membela paper asli, mencatat bahwa paper tersebut secara eksplisit menyatakan asumsinya, meskipun terkubur dalam materi tambahan. Yang lain berargumen bahwa pembatasan fundamental seperti itu seharusnya disorot jauh lebih menonjol, bahkan mungkin dalam judul paper.
Insiden ini berfungsi sebagai pengingat bahwa bahkan penelitian yang telah melalui peer-review di jurnal terkemuka dapat memiliki keterbatasan signifikan. Ini juga menunjukkan betapa pentingnya bagi komunitas ilmiah untuk memeriksa dengan cermat klaim-klaim berani, terutama ketika menyangkut aspek fundamental fisika.
Kontroversi ini tidak serta merta membatalkan semua penelitian tentang fondasi matematika mekanika kuantum. Namun, ini menunjukkan bahwa karya masa depan di bidang ini perlu lebih hati-hati dalam menyatakan asumsi dengan jelas dan mempertimbangkan apakah asumsi tersebut realistis untuk sistem kuantum yang sebenarnya.
Referensi: Actually, you can't test if quantum uses complex numbers