Mengguncang Dunia Fisika: Saat Sebab-Akibat di Alam Semesta Tiba-Tiba Jadi Tidak Pasti!

 

Indefinite Causal Order: Ketika Urutan Sebab-Akibat Tidak Lagi Pasti di Dunia Kuantum

 

Dalam fisika klasik, sebab dan akibat adalah dua konsep yang selalu tertata rapi. Kita terbiasa berpikir bahwa setiap peristiwa memiliki urutan kronologis yang jelas. Jika seseorang menekan saklar lampu, barulah lampu menyala. Tidak pernah terjadi sebaliknya. Namun, penelitian dalam fisika kuantum menunjukkan bahwa pada level terdalam realitas, hubungan ini dapat menjadi lebih fleksibel dan bahkan “Kabur”.

 

Pengembangan teori dan eksperimen terbaru melahirkan konsep yang dikenal sebagai indefinite causal order — keadaan di mana dua peristiwa kuantum tidak memiliki urutan sebab-akibat yang tunggal, melainkan berada dalam "Superposisi Urutan". Ini merupakan salah satu penemuan paling revolusioner dalam fondasi fisika modern.

 

1. Urutan Sebab dan Akibat dalam Fisika Klasik

 

Di dunia makro, urutan peristiwa selalu linear:

A → B → C

Contoh:

Tombol ditekan → Arus listrik mengalir → Lampu menyala

Urutan ini konsisten, dapat diprediksi, dan menjadi dasar hukum fisika klasik.

Tetapi pada dunia kuantum, aturan tersebut dapat berubah.

 

2. Masuk ke Dunia Kuantum: Ketika Urutan Tidak Lagi Tentu

 

Dalam sistem kuantum seperti foton dan qubit, peristiwa tidak harus terjadi dalam urutan tetap. Dua operasi kuantum — misalnya operasi A dan B — dapat berada dalam keadaan superposisi, sehingga keduanya terjadi seolah-olah A sebelum B dan B sebelum A secara bersamaan (Oreshkov et al., 2012).

 

Ilustrasi Konsep Superposisi Urutan

 

Dunia Klasik

Urutan tetap:

A → B   (atau)   B → A

 

Dunia Kuantum

Superposisi urutan:

A → B

⤊      ⤋    (terjadi bersamaan)

B → A

Dengan kata lain, tidak ada urutan tunggal yang dapat dinyatakan sebagai sebab atau akibat.

Fenomena ini bukan sekadar teori — ia telah dibuktikan dalam eksperimen menggunakan quantum switch, sebuah alat optik yang memungkinkan urutan dua operasi kuantum berada dalam superposisi (Procopio et al., 2015).

 

3. Quantum Switch: Jantung Penelitian Indefinite Causal Order

 

Konsep quantum switch dapat dijelaskan secara sederhana:

1.     Foton masuk ke perangkat.

2.     Foton dapat menjalani dua operasi kuantum (misalnya A dan B).

3.     Namun urutan A dan B tidak diputuskan secara pasti.

4.     Foton keluar dengan keadaan yang merepresentasikan superposisi urutan.

 

Ilustrasi Quantum Switch

Eksperimen ini menunjukkan bahwa foton tidak “memilih” apakah A terjadi dulu atau B dulu. Ia melakukan keduanya dalam superposisi.

 

4. Apakah Waktu Bergerak Mundur?

 

Tidak. Para fisikawan menekankan bahwa fenomena ini tidak berarti waktu berjalan mundur atau bahwa hubungan sebab-akibat runtuh dalam kehidupan sehari-hari.

Mengapa?

• Indefinite causal order hanya terjadi dalam kondisi sangat terkontrol.
• Hanya berlaku untuk objek mikroskopis (foton, qubit).
• Tidak berlaku pada objek makroskopis seperti manusia, mobil, atau bola.

Sebagaimana dijelaskan dalam Stanford Encyclopedia of Philosophy, fenomena ini sepenuhnya konsisten dengan relativitas dan tidak menyalahi kausalitas makro (SEoP, 2022).

 

5. Implikasi Fundamental bagi Fisika

 

Fenomena ini mengubah cara kita memahami:

✔ Struktur waktu

✔ Relasi sebab-akibat

✔ Fondasi mekanika kuantum

✔ Hubungan antara informasi dan realitas fisik

 

Jika urutan sebab-akibat dapat berada dalam superposisi, maka waktu linear mungkin bukan sifat fundamental alam semesta — melainkan emergent property yang hanya tampak pada skala besar.

 

Seperti dijelaskan dalam Quanta Magazine, fenomena ini menunjukkan fleksibilitas kausalitas di dunia kuantum, yang mungkin menjadi petunjuk penting dalam upaya memformulasikan teori gravitasi kuantum (Wolchover, 2020).

 

6. Aplikasi: Komputasi Kuantum yang Lebih Efisien

 

Penelitian menunjukkan bahwa indefinite causal order dapat meningkatkan efisiensi dalam beberapa tugas pemrosesan informasi kuantum (Rubino et al., 2017).

 

Keunggulannya antara lain:

• Mengurangi jumlah langkah operasi kuantum.
• Menghemat waktu komputasi.
• Membuka peluang algoritma baru yang tidak mungkin pada komputer klasik.

 

Ilustrasi Pemrosesan Informasi

 

Komputasi klasik / kuantum biasa:

Input → A → B → Output

 

Dengan Indefinite Causal Order:

 

Sistem dapat memanfaatkan superposisi urutan untuk menyelesaikan masalah lebih cepat.

 

7. Mengapa Ini Belum Ada di Teknologi Sehari-hari?

 

Karena fenomena ini:

• membutuhkan foton dalam kondisi sangat stabil,
• membutuhkan laboratorium komputasi kuantum berpresisi tinggi,
• sangat mudah rusak oleh gangguan luar (decoherence),
• belum dapat diskalakan ke ukuran makroskopis.

Namun demikian, penelitian terus berkembang pesat, dan dalam beberapa dekade mendatang fenomena ini bisa menjadi bagian penting dari arsitektur komputer kuantum generasi lanjutan.

 

KESIMPULAN:

Menembus Batas Pemahaman Kausalitas

 

Fenomena indefinite causal order membuka pintu untuk meninjau ulang pemahaman kita tentang realitas. Di tingkat kuantum, urutan sebab-akibat yang kita anggap pasti ternyata bisa berada dalam keadaan superposisi. Ini tidak mengubah dunia makro, tetapi menambah pemahaman mendalam tentang struktur alam semesta.

 

Lebih dari sekadar keanehan kuantum, fenomena ini berpotensi menjadi fondasi teknologi informasi kuantum yang lebih efisien dan menjadi petunjuk penting dalam pencarian teori gravitasi kuantum yang utuh.

 

Eksperimen ini mengingatkan kita bahwa di level paling dasar, alam semesta jauh lebih aneh — dan lebih menakjubkan — dari apa yang dapat kita bayangkan.

 

Daftar Referensi

• Goswami, K. et al. (2020). Indefinite Causal Order in Photonic Systems. Physical Review Letters, 125, 123601.
• Oreshkov, O., Costa, F., & Brukner, Č. (2012). Quantum correlations with no causal order. Nature Communications, 3, 1092.
• Procopio, L. M. et al. (2015). Experimental superposition of orders of quantum gates. Nature Communications, 6, 7913.
• Rubino, G., et al. (2017). Experimental verification of an indefinite causal order. Science Advances, 3(3), e1602589.
• Stanford Encyclopedia of Philosophy (SEoP). (2022). Causation in Quantum Mechanics.
• Wolchover, N. (2020). What It Means for Causality to Be Undefined. Quanta Magazine.
• Nature Physics (2019). Indefinite causal order and quantum foundations.

 

#fisika 

#kuantum 

#kausalitas 

#sainsmodern 

#teknologimasaDepan