Sebuah chip baru mencoba membalik salah satu kelemahan terbesar komputasi kuantum menjadi keunggulan. Alih-alih menghindari gangguan, chip ini justru dibuat untuk memicu error secara terkontrol agar ilmuwan bisa mempelajari bagaimana noise masuk, menyebar, dan merusak perhitungan kuantum.
Langkah ini penting karena qubit jauh lebih rapuh dibanding bit digital biasa. Jika bit klasik berada pada kondisi “on” atau “off”, qubit memiliki tingkat kegagalan yang jauh lebih tinggi, sekitar 1 banding 1.000, dibanding 1 banding 1 miliar pada bit digital.
Noise masih jadi hambatan utama
Dalam komputasi kuantum, noise adalah gangguan yang kerap disebut sebagai penghalang terbesar untuk membuat komputer kuantum melampaui superkomputer tercepat. Saat sistem kuantum dibuat lebih besar agar berguna untuk fungsi praktis, tingkat noise biasanya ikut naik.
Para ilmuwan memang sudah mengembangkan berbagai teknik koreksi error untuk menghadapi masalah ini. Namun, tantangan membangun komputer kuantum yang benar-benar fault-tolerant masih jauh dari selesai.
Sumber noise juga datang dari banyak arah dan tidak mudah dikendalikan. Gangguan itu bisa berasal dari medan magnet Bumi yang tak menentu, radiasi dari router Wi-Fi dan perangkat elektronik lain, sinar kosmik dari luar angkasa, hingga qubit yang berada di sekitarnya.
Chip yang sengaja “membuat kesalahan”
Penelitian terbaru ini menawarkan pendekatan yang berbeda. Daripada berusaha membersihkan sistem kuantum dari semua noise, tim peneliti membuat chip yang memungkinkan mereka menyuntikkan error sesuka hati dalam lingkungan yang terkendali.
Studi tersebut dipublikasikan pada 9 Mei di jurnal Nature Communications. Di sana, para peneliti menjelaskan bahwa chip komputasi kuantum ini menggunakan foton dari pulsa laser sebagai qubit.
Chip itu juga memiliki “side channel” yang dapat dialihkan oleh foton. Jalur ini dipakai untuk meniru kehilangan sinyal yang biasanya terjadi dalam kondisi operasi normal, lalu mempelajarinya secara rinci.
Cara kerja chip
Chip ini bisa diprogram untuk meniru error dengan beberapa cara. Dengan begitu, peneliti dapat mensimulasikan jenis kehilangan tertentu akibat noise dan mengatur tingkat noise yang ingin mereka amati.
Pengaturan itu dilakukan dengan mengubah jumlah foton yang dialihkan serta derajat superposisi kuantum, yakni kondisi ketika qubit berbagi informasi melalui proses quantum entanglement. Govind Krishna, penulis utama studi sekaligus mahasiswa doktoral di KTH Royal Institute of Technology di Swedia, menyebut chip ini seperti persimpangan rel yang bisa diprogram untuk cahaya kuantum.
Menurut Krishna, sinyal kontrol menentukan apakah foton tetap di jalur utama, dialihkan ke kanal kehilangan, atau masuk ke dalam superposisi yang bergantung pada interferensi kuantum.
Mengubah noise jadi alat riset
Pendekatan ini membuat noise bukan lagi sekadar masalah, tetapi alat penelitian. Dengan mengamati kesalahan secara sengaja, ilmuwan bisa memahami perilaku sistem kuantum dengan lebih jelas dan memperbaiki strategi koreksi error di masa depan.
Para peneliti menyebut desain chip ini juga dapat memodelkan error pada berbagai jenis sistem kuantum, termasuk sistem non-fotonik seperti komputer kuantum berbasis superconducting qubit atau qubit atom netral. Artinya, manfaatnya tidak terbatas pada satu platform saja.
Tujuan akhirnya adalah memberi peneliti lebih banyak alat untuk mempelajari bagaimana noise menyusup dan menumpuk di rangkaian kuantum. Pemahaman itu diharapkan membantu pengembangan teknik koreksi error yang lebih efektif, terutama ketika sistem kuantum makin besar dan makin banyak berinteraksi dengan lingkungannya.
Krishna menegaskan bahwa memahami bagaimana sistem kuantum bekerja dalam kondisi yang “berantakan” sangat penting. Tanpa itu, eksperimen hanya akan menggambarkan setup ideal, bukan cara alam bekerja sebagaimana adanya.
