Satu hambatan fisik terbesar dalam pengembangan komputer kuantum kini mulai dijawab lewat kabel ribbon fleksibel berdensitas tinggi buatan MIT Lincoln Laboratory. Teknologi ini dirancang untuk bekerja pada suhu mendekati nol mutlak dan sudah dilisensikan kepada Maybell Quantum, perusahaan infrastruktur kuantum komersial.
Terobosan ini penting karena sistem kuantum superkonduktor membutuhkan ribuan jalur sinyal microwave berkecepatan tinggi dari perangkat kendali di suhu ruang menuju chip pemroses yang sangat sensitif. Semua jalur itu harus melewati dilution refrigerator, yaitu kriostat khusus yang menjaga inti sistem tetap berada pada suhu sangat rendah.
Kabel konvensional cepat menjadi beban
Selama ini, rig komputasi kuantum masih banyak mengandalkan bundel kabel koaksial semi-kaku untuk menghubungkan perangkat hangat dengan prosesor kuantum dingin. Cara ini masih bisa dipakai pada prototipe kecil dengan sekitar 10 hingga 20 qubit, tetapi mulai bermasalah ketika sistem ingin diperbesar ke ribuan qubit.
Masalah yang paling terlihat adalah soal ruang. Kabel koaksial berbentuk bulat dan kaku memakan volume besar, sehingga cepat memenuhi ruang terbatas di dalam kriostat laboratorium.
Masalah berikutnya jauh lebih serius karena terkait panas. Logam seperti tembaga memang sangat baik menghantarkan listrik, tetapi sekaligus juga mudah membawa panas dari satu tahap suhu ke tahap lain.
Akibatnya, bundel kabel itu dapat menjadi jalur kebocoran termal yang mengalirkan panas dari suhu ruang ke bagian paling dingin di dalam sistem. Jika beban panas ini melampaui kemampuan pendinginan sub-Kelvin, kestabilan perangkat bisa terganggu dan keadaan kuantum yang rapuh ikut terancam.
Desain ribbon yang lebih ringkas dan lentur
Untuk mengatasi masalah tersebut, tim MIT Lincoln Laboratory meninggalkan bentuk koaksial yang besar dan kaku. Mereka memilih stripline ribbon ultra-rendah yang fleksibel dan bisa dikemas dalam kepadatan tinggi.
Bentuk datarnya memungkinkan lebih banyak saluran sinyal dipasang dalam ruang yang jauh lebih kecil dibanding bundel koaksial biasa. Dengan cara ini, kapasitas I/O sistem kuantum dapat ditingkatkan tanpa harus memperbesar infrastruktur secara drastis.
Lapisan material pada kabel ribbon ini juga dibuat sebagai penghalang termal antartahap suhu di dalam refrigerator. Fungsinya untuk menahan agar panas dari suhu ruang tidak mudah merambat ke bagian yang lebih dingin.
Fleksibilitasnya menjadi keunggulan tambahan saat sistem turun ke suhu operasional. Struktur logam di dalam refrigerator akan menyusut secara ekstrem, dan kabel yang terlalu rigid rentan retak atau bergeser dari posisi semula.
Dengan sifat lenturnya, kabel ribbon baru dapat mengikuti perubahan itu lebih baik. Hasilnya, risiko kerusakan berkurang dan kualitas sinyal tetap terjaga ketika sistem mendingin.
Siap masuk manufaktur skala besar
Keunggulan lain yang menonjol dari teknologi ini adalah kesesuaiannya dengan manufaktur industri bervolume tinggi. Banyak solusi perangkat keras kuantum eksperimental lain masih bergantung pada proses fabrikasi mahal dan khusus yang sulit diulang dalam skala besar.
Melalui lisensi kepada Maybell Quantum, arsitektur kabel ini mulai dipakai untuk memperbarui kerangka kerja dilution refrigerator komersial. Integrasi tersebut ditujukan agar tata letak kabel menjadi lebih hemat ruang, andal, dan mudah diproduksi massal.
Bagi pengembang komputer kuantum, dampaknya bisa besar karena membuka ruang untuk menambah jumlah qubit fisik dalam jejak laboratorium yang sama. Pergeseran dari kabel tembaga kaku berukuran besar ke ribbon kompak dan terisolasi memberi peluang baru bagi sistem kuantum untuk bergerak menuju komputer yang lebih praktis dan lebih tahan terhadap gangguan.