Courtesy of QuantaMagazine

Menguak Quantum Magic Top Quark di Large Hadron Collider

Artikel ini membahas bagaimana peneliti menggunakan tumbukan di LHC untuk mempelajari konsep entanglement dan magic dalam qubit melalui pengamatan top quark, yang dapat memberdayakan pengembangan komputasi kuantum dan memperdalam pemahaman fundamental tentang mekanika kuantum.

25 Nov 2025, 07.00 WIB

145 dibaca

Ikhtisar 15 Detik

Pengukuran entanglement quark top membuka peluang baru dalam penelitian fisika partikel dan informasi kuantum.
Sifat magic pada quark top menunjukkan bahwa LHC dapat digunakan untuk studi mendalam tentang sistem kuantum.
Penemuan toponium menandakan bahwa ada fenomena baru yang dapat dieksplorasi di LHC.

CERN, Swiss - Di Large Hadron Collider, tumbukan proton menghasilkan pasangan top quark dan anti-top quark yang sangat berat dan unik di antara partikel elementer. Partikel ini berbeda karena mereka hancur sebelum sempat bergabung dengan partikel lain, sehingga memungkinkan pengukuran langsung sifat quantum mereka seperti spin yang menunjukkan keterikatan quantum atau entanglement.

Penelitian oleh eksperimen ATLAS dan CMS di LHC mulai mengukur hubungan spin antara quark top dan anti-top ini, membuka jalur baru dalam mengkaji bagaimana informasi kuantum mengalir dalam sistem partikel elementer. Penemuan ini menghubungkan fisika partikel dengan teori informasi kuantum, utamanya terkait qubit yang digunakan dalam komputasi kuantum.

CMS adalah yang pertama mengukur apa yang disebut sebagai 'magic' — sebuah sifat penting dari qubit yang membantu komputer kuantum unggul dari komputer klasik. Magic ini terkait dengan fenomena contextuality, yang menunjukkan bahwa hasil pengukuran kuantum bergantung pada variabel pengukuran lain secara bersamaan, membuat simulasi klasik menjadi sulit.

Metode analisis spin quark ini menggunakan matriks korelasi yang lengkap, memungkinkan ilmuwan mengungkap magic partikel ini dari data tumbukan. Selain itu, mereka menemukan fenomena toponium, keadaan dimana quark top dan anti-top bergabung secara kuat, yang sebelumnya hanya diprediksi secara teori tapi kini terobservasi pada collider.

Pentingnya riset ini bukan hanya pada pengembangan komputasi kuantum, tapi juga pada pemahaman mendalam tentang bagaimana entanglement bertahan setelah partikel hancur, serta proses transisi dari dunia quantum ke dunia klasik. Walau ada kritikan tentang metode yang dianggap sirkular, penelitian ini membuka horizon baru dalam fisika dan teknologi.

Referensi:
[1] https://www.quantamagazine.org/particle-physicists-detect-magic-at-the-large-hadron-collider-20251125/

Analisis Ahli

Alan Barr

"Collider dapat difungsikan sebagai prosesor kuantum untuk memahami aliran informasi dalam sistem kuantum dan memperluas jenis pertanyaan ilmiah yang bisa dijawab."

Regina Demina

"Bidang ini sedang berkembang pesat, menawarkan peluang untuk mengeksplorasi fenomena quantum yang belum banyak disentuh."

Martin White

"Keberadaan magic dalam qubit dari partikel alamiah seperti top quark menambah daftar sistem kuantum yang menunjukkan keuntungan komputasi kuantum yang nyata."

Herbert Dreiner

"Pendekatan mengukur entanglement di LHC mengandung kelemahan karena bergantung pada teori kuantum yang ingin diuji sehingga berpotensi menghasilkan pengujian yang melingkar tanpa validasi obyektif."

Analisis Kami

"Penggunaan LHC untuk mengeksplorasi aspek teori informasi kuantum adalah langkah inovatif yang memanfaatkan data partikel tingkat tinggi untuk teknologi masa depan. Namun, metode pengukurannya yang kompleks memang memerlukan kehati-hatian agar hasilnya benar-benar valid dan tidak bias akibat asumsi teori pendahuluan."

Prediksi Kami

Ke depan, eksperimen dengan top quark akan semakin mengintegrasikan penelitian fisika partikel dengan ilmu informasi kuantum, menghasilkan teknologi kuantum yang lebih maju dan membuka pemahaman baru tentang sifat fundamental waktu dan realitas kuantum.