Akademi Ilmu Pengetahuan Kerajaan Swedia diberikan Aspek Alain, John F. ClauserAnton Zeilinger dengan Hadiah Nobel dalam Fisika 2022 "untuk eksperimen dengan foton terjerat, menetapkan pelanggaran ketidaksetaraan Bell dan mempelopori ilmu informasi kuantum".
Penelitian semakin maju di bidang-bidang seperti komputer kuantum dan komunikasi terenkripsi kuantum yang aman dan titik baliknya adalah bagaimana mekanika kuantum1 (MQ) memungkinkan dua atau lebih partikel ada dalam apa yang disebut keadaan terjerat. Apa yang terjadi pada salah satu partikel dalam pasangan terjerat menentukan apa yang terjadi pada partikel lainnya, bahkan jika jaraknya sangat jauh.
Teknologi kuantum adalah teknologi penggunaan ganda dan, dengan demikian, menarik bagi industri pertahanan dan keamanan serta entitas militer dan pemerintah. Teknologi kuantum untuk aplikasi militer memperkenalkan kemampuan baru, meningkatkan efektivitas dan akurasi, sehingga mengarah ke "perang kuantum"2. Teknologi kuantum tidak secara mendasar membawa senjata baru atau sistem militer otonom tetapi secara signifikan meningkatkan kemampuan pengukuran, deteksi, akurasi dan daya komputasi serta efisiensi teknologi militer saat ini dan masa depan.
Tapi apa kemungkinan aplikasi masa depan teknologi yang berasal dari studi fisika kuantum?
Yang pasti adalah bahwa pemahaman penuh tentang mekanika kuantum bukanlah latihan yang sangat sederhana "Menghadirkan hambatan konseptual dan formal yang signifikan dan membutuhkan perubahan cara berpikir, membayangkan dan penalaran yang bisa sangat melelahkan."3 Meskipun kita sering tidak menyadarinya, teknologi yang berasal dari QM ada di depan mata kita. Contoh teknologi kuantum generasi pertama adalah semikonduktor dan transistor; sekarang, dengan studi lanjutan tentang superimposition ed keterikatan generasi kedua sedang berlangsung
Di sini kita akan mencoba mendekati tema-tema yang agak kompleks yang menghilangkan pesona penelusuran kembali dan pengungkapan beberapa konsep, meskipun dasar, mekanika kuantum dan gagasan matematika tingkat lanjut untuk mendukungnya, dengan harapan dapat berhasil mengungkapkan konsep rumit dengan kata-kata "sederhana".
Kita dapat mengatakan bahwa mekanika kuantum menggambarkan materi dan radiasi dalam semua aspeknya, khususnya yang berkaitan dengan fenomena mikroskopis, yaitu, yang terjadi pada skala atom. Hukum kuantum tidak deterministik tetapi probabilistik. Artinya, mereka tidak dapat memprediksi peristiwa yang akan terjadi dalam evolusi sistem fisik, tetapi hanya probabilitas terjadinya peristiwa yang berbeda.
Pendekatan probabilistik ini telah menghasilkan pemahaman yang lebih baik tentang beberapa sifat kunci partikel kuantum yang mendasari teknologi kuantum, khususnya "superposisi" danbelitan merangsang pengembangan teknologi generasi berikutnya seperti penginderaan kuantum, komputasi kuantum dan komputasi kuantum.
Dalam konteks pertahanan dan keamanan kita akan menganalisis secara singkat beberapa aplikasi yang berasal dari studi yang dilakukan pada mekanika kuantum.
Sensor kuantum mencapai tingkat presisi ekstrim dengan memanfaatkan sifat kuantum materi, menggunakan perbedaan antara, misalnya, elektron dalam keadaan energi yang berbeda sebagai unit dasar. Mereka dapat digunakan untuk mendeteksi kapal selam dan pesawat terbang tipu serta memungkinkan navigasi tanpa memerlukan referensi eksternal seperti GPS, menggunakan perangkat PNT kuantum (perangkat penentuan posisi, navigasi, dan waktu).
Teknologi kuantum dapat meningkatkan i penentuan posisi, navigasi, dan sistem pengaturan waktu (PNT), khususnya navigasi inersia. Keuntungan kuantum akan terwujud untuk lingkungan operasi GPS, memungkinkan operasi yang tepat untuk dilakukan.
GNSS (Global Navigation Satellite System) saat ini didasarkan pada waktu tepat yang disediakan melalui beberapa jam atom di masing-masing satelit yang dikoreksi oleh jam atom paling stabil di bumi. Semakin tinggi akurasi jam kuantum juga akan meningkatkan akurasi penentuan posisi dan navigasi. Teknologi GNSS tunduk pada: kemacetan dan di lingkungan bawah tanah atau bawah laut, itu tidak tersedia sama sekali. Solusinya ada navigasi inersia. Masalah dengan navigasi inersia klasik adalah hilangnya akurasi dari waktu ke waktu (drift 1,8 km / hari untuk kapal dan kapal selam dan 1,5 km / jam untuk pesawat militer). Untuk tentara modern, untuk meningkatkan operasi medan perang, sangat penting untuk memiliki pengukuran yang seakurat mungkin. Dalam peperangan bawah air kuantum, kapal selam mungkin menjadi yang pertama mengadopsi navigasi inersia kuantum dengan menggunakan magnetometer kuantum sebagai alat utama untuk mendeteksi kapal selam atau ranjau bawah laut dengan menerapkan fotodetektor kuantum, radar, lidar atau deteksi berbasis gravitasi.
Bidang lainnya adalahpencitraan kuantum yang menawarkan aplikasi seperti radar kuantum yang dapat digunakan untuk perang luar angkasa. Keuntungan teoritis dan karakteristik radar kuantum adalah resistensi yang lebih besar kemacetan dan penanggulangan peperangan elektronik lainnya; kekuatan sinyal keluaran sangat rendah sehingga tidak akan terlihat oleh tindakan peperangan elektronik. Selain biaya tinggi, skeptisisme tetap ada tentang deteksi target siluman atau resistensi kemacetan.
Aplikasi lain dalam industri terkait dengan lidar kuantum yang menggunakan foton optik atau quasi-optik dan dapat digunakan untuk penerangan target pada jarak pendek dengan mengoperasikan radar pengawasan anti-drone atau sebagai bagian dari kompleks Pertahanan Udara Jarak Pendek.
Komputasi kuantum membawa serta apa yang disebut "ancaman kuantum" dan seperti yang dikenal oleh militer, komunikasi dan informasi yang aman adalah yang terpenting. Peraih Nobel Zeilinger mendemonstrasikan fenomena yang disebut teleportasi kuantum yang secara efektif memungkinkan transmisi informasi dari jarak jauh.
Dalam ilmu informasi klasik, vektor dasar informasi adalah bit yang hanya dapat bernilai 0 atau 1. Vektor dasar informasi kuantum adalah bit kuantum, qubit. Sebuah qubit bisa | 0⟩ | 0⟩ atau | 1⟩ | 1⟩4, atau kombinasi linear kompleks arbitrer dari keadaan | 0⟩ | 0⟩ dan | 1⟩ | 1° disebut superposisi kuantum. Properti penting lainnya adalahketerikatan kuantum. Ini mengacu pada korelasi yang kuat antara dua atau lebih qubit.
Sementara komputer klasik melakukan perhitungan menggunakan digit biner (0 atau 1), komputer kuantum mewakili informasi menggunakan qubit yang dapat berada di kedua keadaan pada saat yang sama dan juga dapat saling mempengaruhi bahkan jika mereka tidak terhubung secara fisik. Perbedaan lainnya adalah cd interferensi yaitu, kemungkinan qbit menjadi terjerat yang saling terkait satu sama lain sehingga menghasilkan korelasi yang erat di antara mereka.
L'belitan dibagikan dalam skala global akan memungkinkan komputer kuantum bekerja sama untuk memecahkan masalah kompleks yang tidak dapat diakses dengan superkomputer saat ini
Seperti disebutkan, Zeilinger mendemonstrasikan teleportasi keadaan qubit individu dan juga menunjukkan bagaimana keterjeratan bersama dapat diubah menjadi kunci rahasia bersama yang memungkinkan komunikasi aman yang janji keamanannya berasal dari fakta bahwa hukum fisika kuantum adalah benar. Komputer kuantum, yang mampu melakukan sejumlah besar perhitungan pada saat yang sama, dapat memiliki aplikasi seperti "faktorisasi bilangan bulat, yang memungkinkan dekripsi protokol keamanan TI yang paling umum digunakan ". Jaringan kuantum "mereka menjanjikan mekanisme komunikasi yang aman secara inheren yang akan memungkinkan transmisi informasi yang aman, bahkan ketika diserang oleh musuh dengan komputer kuantum."
Aplikasi pertama dari komunikasi kuantum disebut Distribusi Kunci Kuantum (QKD) yang menggunakan partikel kuantum untuk pertukaran kunci kriptografi. Di QKD, data aktual ditransmisikan melalui infrastruktur komunikasi tradisional menggunakan bit normal, namun, kunci kriptografi yang diperlukan untuk mendekripsi data ditransmisikan secara terpisah menggunakan partikel kuantum. Untuk pertahanan, teknologi ini akan menarik ketika komunikasi jarak jauh menggunakan MDI-QKD atau repeater kuantum dimungkinkan. Saat ini, tersedia teknologi komersial dasar yang menggunakan repeater yang andal. Selain QKD, jaringan kuantum dapat digunakan untuk komunikasi langsung kuantum aman (QSDC) antara ruang, pasukan khusus, angkatan laut dan sumber daya darat.
Aplikasi lainnya adalah kriptografi kuantum berbasis lokasi yang dapat menawarkan komunikasi yang lebih aman, dimana informasi yang diakses hanya akan tersedia dari lokasi geografis tertentu, seperti komunikasi dengan satelit militer hanya dari pangkalan militer tertentu.
Teknologi militer memiliki persyaratan yang lebih menuntut daripada aplikasi industri atau publik. Teknologi kuantum dapat memengaruhi semua domain peperangan modern. Revolusi kuantum kedua akan meningkatkan sensitivitas dan efisiensi, memperkenalkan kemampuan baru dan menyempurnakan teknik perang modern daripada mengarah pada jenis senjata baru. Jangan lupa bahwa banyak aplikasi bahkan lebih teoretis daripada realistis dan kemajuan laboratorium tidak selalu diterjemahkan di luar aplikasi dengan kesuksesan yang sama.
1 Perang kuantum adalah perang yang menggunakan teknologi kuantum untuk aplikasi militer yang memengaruhi kemampuan intelijen, keamanan, dan pertahanan semua domain peperangan, dan memperkenalkan strategi, doktrin, skenario, dan perdamaian militer baru, serta masalah etika.
2 DJ Griffiths "Pengantar mekanika kuantum"; G. Nardulli “Mekanika kuantum jilid. 1 - 2 "
3 U.Besson "Didaktik Fisika"
4 Notasi bra-ket atau formalisme Dirac.
@ Seluruh hak cipta
