Terobosan baru dalam komputasi kuantum membuka peluang besar untuk menurunkan biaya pembuatan komputer kuantum secara signifikan. Penelitian dari Caltech dan ETH Zurich menunjukkan bahwa sistem yang dulu diperkirakan membutuhkan jutaan qubit kini mungkin bisa dibangun dengan jauh lebih sedikit.
Temuan ini penting karena komputer kuantum selama ini dikenal mahal, rumit, dan sangat sulit distabilkan. Jika pendekatan baru ini benar-benar bisa diterapkan secara praktis, industri teknologi bisa melihat jalan yang lebih realistis menuju komputer kuantum yang lebih murah, lebih kecil, dan lebih mudah diproduksi.
Mengapa jumlah qubit sangat menentukan biaya
Qubit adalah elemen dasar dalam komputasi kuantum, setara dengan bit pada komputer biasa. Bedanya, qubit bisa berada dalam dua keadaan sekaligus, yaitu 0 dan 1, sehingga membuka kemampuan komputasi yang jauh lebih besar dibanding sistem klasik.
Namun, qubit sangat rapuh karena mudah terganggu panas, noise, dan gangguan lingkungan lain. Karena itu, para peneliti biasanya harus menggabungkan banyak qubit fisik untuk membentuk satu logical qubit yang lebih stabil.
Masalahnya, pendekatan lama memperkirakan satu komputer kuantum yang berguna akan membutuhkan sekitar 1.000 logical qubit, dan masing-masing logical qubit itu bisa terdiri dari sekitar 1.000 qubit fisik. Artinya, total kebutuhan bisa mencapai satu juta qubit atau lebih, yang jelas menjadi beban besar bagi biaya dan rekayasa sistem.
Caltech menunjukkan jalur yang lebih hemat
Penelitian dari Caltech bersama Oratomic, startup yang terkait dengan Caltech, memberi gambaran berbeda. Tim ini menemukan bahwa logical qubit mungkin bisa dibangun hanya dari lima qubit fisik dengan memanfaatkan qubit atom netral yang disimpan dalam keadaan kuantum internal.
Qubit atom netral itu ditahan di tempat menggunakan “laser tweezers”, sehingga posisi atom bisa dikendalikan dengan sangat presisi. Pendekatan ini dinilai jauh lebih efisien daripada asumsi lama yang menuntut ribuan qubit fisik untuk satu logical qubit.
Jika model ini bisa dikembangkan lebih lanjut, dampaknya tidak hanya pada performa, tetapi juga pada ongkos produksi. Lebih sedikit qubit berarti lebih sedikit komponen, lebih sedikit kompleksitas sistem, dan peluang manufaktur yang lebih murah.
ETH Zurich membantu mengurangi salah satu hambatan utama
Di sisi lain, peneliti ETH Zurich menunjukkan bahwa platform atom netral juga bisa menjalankan operasi logika kuantum dengan stabil. Fokus mereka ada pada swap gates, yaitu mekanisme yang memungkinkan informasi dipindahkan antar qubit dalam sistem kuantum.
Metode sebelumnya sangat bergantung pada kecepatan menyalakan laser dan ketepatan mengatur dayanya. Variasi kecil saja bisa memicu kesalahan besar dalam sistem kuantum yang sangat sensitif.
Tim Zurich mengurangi masalah itu dengan memanfaatkan “geometric phase”. Dalam pendekatan ini, hasil operasi lebih bergantung pada geometri gerak atom, bukan pada variabel yang sulit dikendalikan seperti intensitas laser atau kecepatan pergerakan atom. Cara ini membuat sistem lebih stabil dan mengurangi error.
Dampaknya tidak hanya soal harga
Perubahan pada biaya produksi memang menjadi sorotan utama, tetapi implikasinya jauh lebih luas. Komputer kuantum yang lebih mudah diwujudkan bisa mempercepat pengembangan obat baru, analisis folding protein, pemodelan reaksi kimia, hingga optimasi jaringan energi.
Teknologi ini juga disebut berpotensi membantu model prediksi keuangan yang lebih canggih. Di saat yang sama, kemampuan tersebut membawa risiko, karena komputer kuantum juga dapat mengancam skema enkripsi yang saat ini dipakai untuk melindungi data perbankan dan sistem keamanan informasi.
Shor’s algorithm menjadi salah satu contoh yang paling sering dibahas dalam konteks ini. Algoritma tersebut dapat memfaktorkan bilangan besar ke faktor primanya dan pada akhirnya bisa dipakai untuk membobol sistem kriptografi yang masih sangat luas digunakan.
Meski demikian, terobosan Caltech masih berada pada tahap teoritis. Namun tim peneliti sudah berhasil menghasilkan array dengan lebih dari 6.000 qubit atom netral, yang menunjukkan bahwa arah pengembangannya bergerak ke skala yang lebih besar dan lebih dekat ke aplikasi praktis.