Proses dua atom menjadi entangled bergantung pada interaksi kuantum yang memungkinkan kedua atom berbagi keadaan kuantum secara kolektif. Berikut adalah penjelasan bagaimana dua atom bisa menjadi entangled:
1. Mekanisme Entanglement
Dua atom dapat menjadi entangled melalui beberapa metode, seperti:
a. Interaksi Langsung
Ketika dua atom saling berinteraksi secara fisik, mereka dapat bertukar energi atau informasi kuantum, menyebabkan keadaan mereka menjadi terjerat.
- Contoh: Dua atom yang saling berinteraksi melalui gaya elektromagnetik atau gaya nuklir akan berbagi keadaan kuantum seperti spin, momentum, atau polaritas.
Misalnya:
- Jika dua atom saling mendekati dan berinteraksi melalui foton (mediasi gaya elektromagnetik), keadaan kuantum mereka dapat berubah menjadi: ∣ψ⟩=12(∣0⟩A∣1⟩B+∣1⟩A∣0⟩B)|\psi\rangle = \frac{1}{\sqrt{2}} (|0\rangle_A |1\rangle_B + |1\rangle_A |0\rangle_B)∣ψ⟩=2
- Setelah interaksi ini, keadaan masing-masing atom tidak bisa lagi dijelaskan secara terpisah.
b. Melalui Foton Mediator (Metode Tidak Langsung)
Atom dapat menjadi entangled jika mereka berinteraksi melalui foton.
- Penyebab:
- Dua atom memancarkan foton yang kemudian saling bertumbukan atau berinterferensi.
- Interferensi ini menciptakan korelasi kuantum antara kedua atom.
- Proses Umum:
- Atom AAA memancarkan foton yang ditangkap oleh atom BBB.
- Proses ini menghubungkan keadaan kuantum kedua atom melalui fungsi gelombang kolektif.
c. Entanglement Buatan dengan Laser atau Medan Elektromagnetik
Dalam laboratorium, atom dapat menjadi entangled melalui kontrol eksternal, seperti:
- Laser Terpadu:
Sebuah pulsa laser dapat digunakan untuk memanipulasi keadaan kuantum dua atom.
Misalnya, sebuah laser dengan energi tertentu dapat membawa kedua atom ke dalam keadaan superposisi kolektif. - Rangkaian Microwave:
Microwave sering digunakan untuk mengontrol spin atom dan menciptakan keadaan entangled.
d. Dengan Menggunakan Keadaan Dasar (Ground State Entanglement)
- Ketika dua atom didinginkan hingga mencapai keadaan dasar (ground state), mereka dapat menjadi entangled melalui mekanisme kuantum alami, seperti pertukaran spin.
- Contoh: Dalam perangkap ion, dua ion dapat menjadi entangled melalui medan magnet yang dikontrol secara eksternal.
2. Contoh Eksperimen
a. Eksperimen Interferensi Foton
- Dua atom ditempatkan di perangkap optik terpisah.
- Kedua atom memancarkan foton yang saling berinterferensi di detektor.
- Pola interferensi menunjukkan bahwa keadaan kedua atom sekarang entangled.
b. Perangkap Ion
- Ion (atom bermuatan) ditempatkan dalam perangkap elektromagnetik.
- Laser digunakan untuk mengontrol keadaan spin ion-ion tersebut.
- Interaksi antara spin menciptakan keadaan entangled.
3. Persyaratan untuk Entanglement
Agar dua atom menjadi entangled, harus memenuhi beberapa kondisi:
- Interaksi Kuantum: Kedua atom harus dapat berinteraksi melalui gaya fisik atau pertukaran foton.
- Isolasi dari Gangguan Luar: Untuk mempertahankan entanglement, sistem harus dilindungi dari gangguan lingkungan (decoherence).
- Kontrol Presisi: Dalam eksperimen laboratorium, entanglement memerlukan kontrol presisi menggunakan laser, medan magnet, atau foton.
4. Contoh Keadaan Entangled
Setelah entanglement, dua atom dapat berada dalam keadaan seperti:∣ψ⟩=12(∣↑⟩A∣↓⟩B+∣↓⟩A∣↑⟩B)|\psi\rangle = \frac{1}{\sqrt{2}}(|\uparrow\rangle_A |\downarrow\rangle_B + |\downarrow\rangle_A |\uparrow\rangle_B)∣ψ⟩=2
