Kita sekarang selangkah lebih dekat ke ‘internet kuantum’ – jaringan komputer kuantum yang saling terhubung – setelah para ilmuwan membangun jaringan ‘memori kuantum’ pada suhu kamar untuk pertama kalinya.
Dalam percobaan mereka, para peneliti menyimpan dan mengambil dua qubit fotonik – qubit yang terbuat dari foton (atau partikel cahaya) – pada tingkat kuantum, menurut makalah mereka yang diterbitkan 15 Januari di jurnal Nature, Quantum Information.
Terobosan ini penting karena memori kuantum adalah teknologi dasar yang akan menjadi pendahulu internet kuantum – World Wide Web generasi berikutnya.
Memori kuantum adalah versi kuantum dari memori komputasi biner. Meskipun data dalam komputasi klasik dikodekan dalam keadaan biner 1 atau 0, memori kuantum menyimpan data sebagai bit kuantum atau qubit, yang juga dapat berupa superposisi 1 dan 0. Jika diamati, superposisi tersebut akan diciutkan dan qubit sama bergunanya dengan sedikit konvensional.
Komputer kuantum dengan jutaan qubit diharapkan jauh lebih kuat daripada superkomputer tercepat saat ini—karena qubit yang terjerat (terhubung secara internal dalam ruang dan waktu) dapat melakukan lebih banyak penghitungan secara bersamaan.
Terkait: Bagaimana qubit suhu ruangan jenis baru ini bisa mengantarkan fase komputasi kuantum berikutnya?
Seperti namanya, internet kuantum merupakan infrastruktur internet yang mengandalkan hukum mekanika kuantum untuk mentransfer data antar komputer kuantum. Namun agar jaringan kuantum dapat berfungsi, kita memerlukan memori kuantum. Karena qubit menerima superposisi 1 dan 0, dibandingkan keadaan biner seperti dalam komputasi klasik, qubit dapat menyimpan dan mengirimkan lebih banyak informasi pada kepadatan yang jauh lebih tinggi dibandingkan jaringan konvensional.
“Membuat armada memori kuantum ini bekerja sama pada tingkat kuantum dan kondisi suhu ruangan adalah sesuatu yang sangat penting bagi internet kuantum pada skala apa pun. Sepengetahuan kami, prestasi ini belum pernah ditunjukkan sebelumnya, dan kami berharap dapat melanjutkan penelitian ini,” kata penulis utama Eden Figueroa, seorang profesor fisika dan astronomi di Stony Brook University, dalam sebuah pernyataan.
Membangun jaringan untuk komputasi kuantum
Jaringan kuantum yang dibangun dalam beberapa tahun terakhir harus didinginkan hingga nol mutlak agar dapat beroperasi, sehingga membatasi kegunaannya. Namun para ilmuwan di Stony Brook University telah mengembangkan metode untuk menyimpan dua foton terpisah dan – yang paling penting – berhasil mendapatkan tanda tangan kuantumnya. Mereka mencapai hal ini pada suhu kamar dengan menyimpan foton dalam gas rubidium.
Hal ini membuatnya lebih layak dibandingkan eksperimen sebelumnya dalam merancang dan mengimplementasikan internet kuantum di masa depan. Namun, dalam percobaan ini mereka hanya dapat menyimpan foton selama sepersekian detik, sedangkan menyimpan qubit pada suhu kriogenik biasanya berarti mereka dapat bertahan lebih dari satu jam.
Repeater kuantum memerlukan dua sumber pasangan foton terjerat yang dipisahkan oleh jarak – di mana satu foton dikirim ke penyimpanan memori kuantum dan foton lainnya dikirim ke arah yang berlawanan. (Kredit gambar: Chase Wallace, Universitas Stony Brook)
“Nilai jual sebenarnya dari hal ini adalah mereka mampu mengambil dua foton yang disimpan secara independen, memperolehnya pada saat yang sama, dan melakukan interferensi,” kata Daniel Oi, profesor fisika kuantum di Universitas Strathclyde, kepada Live Science. “Anda mendapatkan apa yang disebut penurunan HOM, atau penurunan Hong-Ou-Mandel, yang merupakan ciri khas kuantum yang menunjukkan bahwa kedua foton itu identik.”
Selain lebih cepat, komunikasi kuantum pada dasarnya aman – sedangkan komunikasi klasik dapat disadap atau dirusak. Hal ini karena upaya apa pun untuk menangkap dan membaca informasi yang dikirimkan melalui jaringan kuantum sama saja dengan observasi – yang akan meruntuhkan superposisi qubit yang bergerak di sekitar sirkuit.
Ini adalah bidang penelitian yang aktif dan ada perlombaan untuk mengembangkan teknologi yang akan membantu kita membangun internet kuantum. Pada tahun 2022, para peneliti di Swiss menyimpan satu foton menggunakan metode serupa. Pada tahun yang sama, Tiongkok mengirimkan sinyal menggunakan keterikatan kuantum antara dua perangkat memori yang berjarak 12,5 kilometer.
Tahap selanjutnya adalah mengembangkan metode untuk mendeteksi kapan sinyal kuantum siap diperoleh tanpa merusak sifat sinyal melalui pengamatan langsung. Pencapaian tujuan ini akan membuka jalan bagi repeater kuantum, yaitu perangkat yang dapat memperluas jangkauan sinyal kuantum. Ini akan menjadi pendahulu utama internet kuantum berskala besar.
“Salah satu inti dari ingatan kuantum adalah ‘Bagaimana Anda tahu bahwa Anda sebenarnya menyimpan foton tanpa merusak sifat kuantum foton tersebut, dan melakukannya dengan cara yang efisien dan dapat diandalkan?’” kata Oi.
+ There are no comments
Add yours