Riset terbaru dari Caltech dan ETH Zurich menunjukkan bahwa komputer kuantum tidak mesti menunggu skala jutaan qubit untuk mulai dianggap berguna. Temuan ini membuka peluang baru karena kebutuhan perangkat bisa ditekan jauh lebih rendah, sehingga biaya produksi berpotensi ikut turun.
Selama ini, komputer kuantum sering dipandang sebagai teknologi yang mahal, rumit, dan sangat sulit dijaga tetap stabil. Jika pendekatan baru ini benar-benar bisa diterapkan secara praktis, industri teknologi akan memiliki jalur yang lebih masuk akal untuk membangun sistem kuantum yang lebih kecil dan lebih efisien.
Mengapa qubit selalu menjadi titik paling sulit
Qubit adalah unit dasar dalam komputasi kuantum, setara dengan bit pada komputer biasa. Perbedaannya, qubit bisa berada dalam dua keadaan sekaligus, yaitu 0 dan 1, sehingga mesin kuantum punya potensi memproses informasi dengan cara yang jauh lebih kuat.
Namun, qubit juga sangat rapuh. Panas, noise, dan lingkungan sekitar mudah mengganggu kondisinya, sehingga banyak sistem harus memakai banyak qubit fisik hanya untuk membentuk satu logical qubit yang lebih stabil.
Pendekatan lama memperkirakan komputer kuantum yang benar-benar berguna bisa membutuhkan sekitar 1.000 logical qubit. Jika satu logical qubit memerlukan sekitar 1.000 qubit fisik, kebutuhan totalnya dapat melonjak hingga satu juta qubit atau lebih.
Jalan yang lebih ringan dari Caltech
Di tengah tantangan itu, riset Caltech bersama Oratomic, startup yang terkait dengan Caltech, menawarkan pendekatan yang jauh lebih hemat. Tim ini memperlihatkan bahwa satu logical qubit mungkin cukup dibangun dari lima qubit fisik dengan memanfaatkan qubit atom netral yang disimpan dalam keadaan kuantum internal.
Atom netral tersebut ditahan posisinya dengan “laser tweezers”, sehingga peneliti bisa mengatur letaknya dengan presisi. Metode ini membuat kebutuhan perangkat jauh lebih sederhana dibanding asumsi lama yang menuntut ribuan qubit fisik untuk satu logical qubit.
Dampaknya langsung terasa pada sisi produksi. Semakin sedikit qubit yang dibutuhkan, semakin kecil pula jumlah komponen, tingkat kerumitan sistem, dan beban rekayasa yang harus ditanggung produsen.
ETH Zurich mengurangi sumber kesalahan
Sementara itu, peneliti ETH Zurich menunjukkan bahwa platform atom netral juga dapat menjalankan operasi logika kuantum secara lebih stabil. Fokus riset mereka ada pada swap gates, yaitu mekanisme untuk memindahkan informasi antar qubit di dalam sistem.
Pada metode sebelumnya, hasil operasi sangat bergantung pada kapan laser dinyalakan dan seberapa presisi dayanya diatur. Sedikit gangguan saja bisa memicu kesalahan besar karena sistem kuantum sangat sensitif terhadap perubahan kecil.
Tim Zurich mencoba mengatasi masalah itu dengan memanfaatkan “geometric phase”. Dalam pendekatan ini, hasil operasi lebih ditentukan oleh geometri gerak atom, bukan oleh variabel yang sulit dikendalikan seperti intensitas laser atau kecepatan pergerakan atom.
Implikasi yang meluas ke banyak bidang
Penurunan biaya produksi memang menjadi sorotan paling besar, tetapi manfaatnya tidak berhenti di situ. Komputer kuantum yang lebih mudah diwujudkan bisa mempercepat riset obat baru, analisis folding protein, pemodelan reaksi kimia, dan optimasi jaringan energi.
Teknologi ini juga berpotensi membantu model prediksi keuangan yang lebih maju. Di sisi lain, kemampuannya menyimpan risiko karena komputer kuantum dapat mengancam skema enkripsi yang saat ini dipakai untuk melindungi data perbankan dan sistem keamanan informasi.
Dalam pembahasan kriptografi, Shor’s algorithm sering dijadikan contoh karena algoritma ini dapat memfaktorkan bilangan besar ke faktor primanya. Kemampuan seperti itu bisa melemahkan sistem keamanan yang masih digunakan secara luas bila komputer kuantum mencapai tingkat kemampuan yang memadai.
Arah pengembangannya kini mulai terlihat lebih jelas. Tim Caltech sudah berhasil menghasilkan array dengan lebih dari 6.000 qubit atom netral, menunjukkan bahwa langkah menuju skala yang lebih besar terus bergerak semakin dekat ke arah penggunaan praktis.