Universitas Oxford menunjukkan bahwa dua prosesor kuantum tidak harus digabung ke dalam satu mesin besar untuk bekerja bersama. Dalam uji laboratorium, dua modul yang terpisah sekitar dua meter berhasil dihubungkan lewat sambungan fotonik dan teknik quantum gate teleportation.
Capaian ini penting karena salah satu tantangan terbesar komputasi kuantum adalah skala. Semakin banyak qubit dimasukkan ke dalam satu prosesor, semakin sulit sistem dijaga tetap stabil, akurat, dan tahan terhadap noise.
Pendekatan modular untuk mengejar skala
Alih-alih membangun mesin kuantum raksasa, tim Oxford memilih pendekatan modular. Beberapa unit kecil dibuat agar bisa saling terhubung dan bekerja sebagai satu sistem, dengan konsep yang mirip seperti superkomputer klasik yang tersusun dari banyak bagian.
Dougal Main dari Oxford Physics menjelaskan bahwa koneksi fotonik memberi fleksibilitas lebih besar untuk pengembangan. Modul dapat ditingkatkan atau diganti tanpa harus mengubah arsitektur keseluruhan, sehingga sistem lebih mudah dirawat dan dikembangkan secara bertahap.
Alice dan Bob, dua modul dengan fungsi berbeda
Dalam eksperimen itu, masing-masing modul berisi dua ion yang terperangkap di dalam vakum dan dijaga dengan medan listrik. Satu ion strontium berfungsi sebagai network qubit yang berinteraksi dengan cahaya, sedangkan satu ion kalsium bertugas sebagai circuit qubit untuk menyimpan dan memproses informasi kuantum.
Kedua modul tersebut dinamai Alice dan Bob. Untuk menghubungkannya, masing-masing modul memancarkan foton menuju Bell-state analyzer di bagian tengah sistem, lalu foton-foton itu berinterferensi dan membentuk entanglement antar qubit jaringan yang berjauhan.
Dari mekanisme itu, peneliti memindahkan controlled-Z atau CZ gate antar circuit qubit melalui operasi lokal dan komunikasi klasik. Artinya, informasi kuantum tidak perlu berpindah secara fisik dari satu prosesor ke prosesor lain karena koneksi entangled berperan sebagai jembatan.
Angka performa yang dicatat Oxford
Tim Oxford melaporkan fidelitas koneksi entangled jarak jauh sebesar 96,89 persen. Untuk CZ gate yang ditransfer, fidelitas rata-ratanya mencapai 86,2 persen, sementara iSWAP gate berada di angka 70 persen dan SWAP gate 64 persen.
Hasil itu belum menunjukkan mesin tahan-gagal skala besar, tetapi cukup kuat untuk membuktikan bahwa rangkaian kuantum nyata bisa dijalankan melalui sistem terdistribusi. Oxford juga menguji Grover’s algorithm pada platform ini, yakni algoritma pencarian yang pada kondisi tertentu bisa lebih efisien daripada komputer klasik.
Dalam versi dua-qubit, sistem harus menemukan satu item bertanda dari empat kemungkinan. Setelah 500 pengulangan untuk setiap item bertanda, tingkat keberhasilan rata-rata mencapai 71 persen.
Kinerja inti masih stabil, tetapi hambatan teknis tetap ada
Oxford mencatat bahwa sumber error terbesar justru datang dari operasi lokal di dalam tiap modul, bukan dari gagasan menghubungkan dua prosesor kuantum lewat jaringan. Meski begitu, performa inti sistem tetap memperlihatkan stabilitas yang menjanjikan.
Circuit qubit mampu mempertahankan informasi kuantum yang tersimpan selama proses entanglement dengan fidelitas 98,1 persen dan 98,2 persen di dua modul. Sementara itu, local mixed-species entangling gates mencapai 97,6 persen dan 98,0 persen.
Di sisi lain, pembentukan entanglement jarak jauh masih berjalan lambat. Setiap percobaan memakan 1.168 nanodetik, tetapi keberhasilan baru muncul rata-rata setelah 7.084 percobaan, dengan probabilitas sukses 1,41 × 10⁻⁴ per percobaan.
Waktu rata-ratanya sekitar 103 milidetik, dan laju pembentukan entanglement keseluruhan tercatat 9,7 per detik. Angka ini menunjukkan tantangan praktis masih besar, terutama jika sistem hendak diperluas ke jaringan kuantum yang lebih kompleks.
Arah baru untuk komputasi kuantum terdistribusi
Profesor David Lucas menilai eksperimen ini menunjukkan bahwa network-distributed quantum information processing sudah feasible dengan teknologi yang ada saat ini. Main menambahkan bahwa pendekatan tersebut memungkinkan operasi logika kuantum dilakukan antar qubit yang berada di komputer kuantum berbeda, sehingga dua prosesor bisa diikat menjadi satu mesin.
Pendekatan berbasis foton juga tidak bergantung pada satu jenis perangkat keras tertentu. Secara prinsip, metode ini bisa menghubungkan trapped ions, neutral atoms, hingga perangkat berbasis diamond, dan dengan dukungan quantum repeater, jangkauannya berpotensi meluas lebih jauh.
Temuan Oxford memperkuat arah pengembangan modular quantum computing sebagai jalur yang lebih realistis untuk membangun mesin kuantum skala besar. Model seperti ini membuka peluang bagi prosesor-prosesor kuantum yang berjauhan untuk tetap bekerja dalam satu jaringan terintegrasi dengan fleksibilitas yang lebih tinggi.
