Dapatkan menunda ‘penuaan’ kehidupan?

Tidak ada yang abadi, tapi apakah mungkin untuk memperlambat pembusukan yang tak terhindarkan? Sebuah penyelidikan atas keterlambatan kerusakan perangkat memori kuantum dan pembentukan lubang hitam dijelaskan dengan analogi intuitif dari kehidupan sehari-hari.

Tak pelak lagi, bintang-bintang besar di akhir kehidupan mereka runtuh di bawah gaya gravitasi raksasa, berubah menjadi lubang hitam. Kita bisa dengan penasaran bertanya apakah ada cara untuk menunda proses ini; menunda kematian bintang untuk sementara menyelidiki "terapi anti penuaan." 

Para periset di Pusat Fisika Teoritis di Alam Semesta, di dalam Institut Ilmu Pengetahuan Dasar (IBS) mengkonseptualisasikan bahan ideal yang dapat menyimpan data untuk waktu yang sangat lama daripada saat ini. perangkat yang hidup, membawa petunjuk baru untuk teknologi memori kuantum masa depan.

Arkeolog telah mampu menemukan, dan sering menguraikan, pesan yang ditinggalkan oleh peradaban kuno di tablet tanah liat, batu atau kertas. Spesimen ini berhasil masuk ke abad ke-21, tapi apakah pesan digital kita bertahan dalam kondisi bersih selama ribuan tahun?

Produksi informasi digital baru lebih besar dari sebelumnya, namun perangkat berbasis silikon hadir dengan kadaluwarsa: sekitar 3 sampai 5 tahun untuk hard disk dan 5 sampai 10 tahun untuk perangkat penyimpanan flash, CD dan DVD.

Sayangnya, semua kenangan tak ternilai yang tersimpan sebagai foto digital, video dan dokumen digital tidak akan tersedia untuk keturunan kita, kecuali tentu saja kita dengan hati-hati menyalinnya ke perangkat baru dari waktu ke waktu.

Mengatasi keterbatasan ini merupakan salah satu tantangan terbesar yang dihadapi para ilmuwan saat ini. "Kita semua mati, tapi kita ingin memperlambat proses penuaan, agar kita bisa hidup lebih lama, jauh lebih lama dari sekarang. Hal yang sama berlaku untuk data digital kita, kita ingin memperpanjang eksistensi mereka," jelas Soo-Jong Rey, sutradara dari Field, Gravity, dan Strings Group di Pusat Fisika Teoritis Semesta.

Kuantum adalah cara terbaik untuk memanfaatkan banyak aspek dunia nano. Ini memungkinkan kita mengeksploitasi properti kuantum dari "belitan kuantum" dimana struktur koheren dapat terbentuk pada skala kecil ini.

Prinsip kuantum mendasar diangkat oleh Rolf Landauer pada tahun 1961. Dia menemukan bahwa panas dan informasi saling terkait erat. Pengolahan data menghasilkan panas dan, untuk alasan ini, informasi memburuk dan tidak dapat disimpan selamanya.

Sekarang dengan miniaturisasi digital, kita membawa teknologi ke batas kuantumnya. Informasi disimpan dalam perangkat skala kuantum yang lebih kecil, melawan kecenderungan alaminya untuk menyebar, dan karena itu menghasilkan lebih banyak panas.

Tak perlu dikatakan, penurunan dan pembusukan adalah bagian dari kehidupan, karena semuanya bermuara pada transfer energi. Ini adalah fenomena yang sama yang menyebabkan kopi panas mencapai suhu kamar saat bersentuhan dengan mug dingin dan udara. Energi dipindahkan dari kopi ke cangkir dan akhirnya ke udara.

Energi cenderung menghilang, kecuali jika terlindung dan dibatasi. Proses pertukaran ini yang mengurangi suhu kopi akhirnya terhubung ke proses informasi kuantum yang oleh para fisikawan disebut "berebut" pada skala kuantum tertinggi.

Pertarungan melibatkan pencampuran energi dan informasi dimana sumber aslinya tidak dapat diambil, dengan cara yang sama seperti kuning telur dan putih tidak dikenali dalam telur orak-arik.

Agar kopi tetap hangat lebih lama, perlu untuk melindunginya dari bahan atau zat pendingin lainnya. Dalam hal perangkat memori, agar perangkat tetap bekerja lebih lama, elektron atau atom yang mengandung energi atau informasi unit kuantum tidak boleh berinteraksi dengan elektron dan atom lain dan perlu diisolasi sebanyak mungkin.

Pengurungan itu diciptakan oleh atom lain yang membentuk penghalang. Dulu, Phil Anderson membuktikan bahwa penghalang yang dibangun atom ini bekerja sempurna jika dunia kita satu dimensi, seperti garis.

Bayangkan memiliki atom di garis dan menempatkan hambatan di tengah untuk menjaga mereka berjauhan. Namun, jika mereka bergerak di lahan datar dua dimensi atau dalam material tiga dimensi, masalah ini sangat rumit.

Meskipun industri semikonduktor mengkhususkan diri dalam mengendalikan hambatan ini, atom selalu dapat menemukan jalur untuk bergerak atau melompat dan mencapai tetangga mereka.

Untuk memperumit masalah ini lebih jauh lagi, ditemukan bahwa elektron bergerak bersama sebagai kelompok, yang disebut sistem yang sangat berkorelasi atau sistem tubuh banyak.

Untuk menemukan sistem ideal yang dilokalisasi dan berkorelasi pada saat bersamaan, tim peneliti IBS mengandalkan konsep eksotis yang disebut supersimetri. "Dalam supersimetri, masing-masing partikel memiliki pasangan, misalnya setiap pasangan elektron dengan selektif energi dan massa yang sama. Karena pasangan ini, sistem dapat dipecahkan dengan pena dan kertas, tanpa memerlukan simulasi komputer, tidak soal berapa partikel yang anda punya," jelas Rey.

Dengan menggunakan prinsip matematika supersimetri, para ilmuwan mengkonseptualisasikan bahan ideal dengan struktur organisasi yang tepat yang dapat menyimpan data kuantum untuk waktu yang sangat lama. Secara eksponensial lebih lama dari perangkat memori saat ini.

Materi yang mereka bayangkan memiliki arsitektur khusus tingkat energi untuk elektronnya. Tingkat energi bisa dibayangkan sebagai lantai di sebuah hotel. Namun, bentuk hotel terlihat berbeda tergantung dari jenis atomnya. Semakin banyak energi yang dimiliki elektron, semakin tinggi tingkat yang ditempatinya.

Jadi elektron yang terlibat dalam penyimpanan data akan menempati lantai atas. Dengan menggunakan analogi ini, hotel untuk silikon memiliki bentuk yang mirip dengan piramida terbalik dengan kamar yang tersedia di setiap lantai.

Elektron dengan data di lantai atas dapat dengan mudah menukar energi atau data mereka dengan elektron di lantai bawah. Dengan cara ini, mereka bertukar kamar dengan elektron lain dengan mentransfer energi atau data.

Hotel yang diusulkan oleh tim peneliti Rey, sebaliknya, cepat meruncing saat naik lebih tinggi. Di hotel ini, sebagian besar elektron berada di lantai pertama karena sangat sedikit kamar yang tersedia di lantai yang lebih tinggi.

Karena tidak ada ruangan yang tersedia di lantai atas, elektron tidak dapat berinteraksi satu sama lain, dan mereka tidak dapat bertukar kamar. Dengan cara ini, data dari elektron di lantai atas tidak hilang seiring berjalannya waktu. Akhirnya, proses perebutan akan terjadi, tapi butuh waktu yang eksponensial.

"Jadi, nama permainannya adalah umur panjang, untuk memperpanjangnya sebanyak mungkin. Akhirnya, tentu saja, hotel akan runtuh, entropi adalah pemenang tertinggi, itu tidak dapat dihindari, tapi kami ingin memastikan kemenangan seperti itu terjadi hanya dalam waktu yang sangat lama,” jelas Rey.

Meskipun material dengan tingkat energi seperti itu belum ada, pemahaman baru ini dapat membimbing ilmuwan material dan insinyur perangkat memori tentang bagaimana mengembangkan perangkat penyimpanan memori superior yang sesuai dengan konsep ini dan nantinya itu bisa menggantikan silikon.

Kembali ke terapi anti penuaan "bintang besar", dengan cara yang sama seperti secara teoritis memungkinkan untuk merancang bahan untuk penyimpanan digital yang lebih lama, para ilmuwan bertanya-tanya apakah mungkin untuk menunjukkan kriteria yang tepat untuk menunda pembusukan dengan skala besar. Bintang Dengan kata lain, bisakah mereka menunda pembentukan lubang hitam? Penelitian masa depan akan mengungkapkannya.(Sumber; science daily)

0 komentar:

Post a Comment