Para ilmuwan dari Silicon Quantum Computing (SQC) mengembangkan chip komputasi kuantum paling akurat yang pernah dibuat. Chip ini menggunakan arsitektur baru berbasis silikon dan fosfor yang dinamai "14/15", merujuk pada posisi unsur tersebut di tabel periodik.
Arsitektur 14/15 ini memungkinkan mereka mencapai tingkat fidelitas antara 99,5% hingga 99,99% dalam sistem quantum dengan sembilan kubit nuklir dan dua kubit atomik. Hasil ini dipublikasikan pada Desember lalu di jurnal Nature dan menandai demonstrasi pertama komputasi kuantum berbasis atom dan silikon di beberapa klaster yang terpisah.
Keunggulan Arsitektur 14/15 Berbasis Silikon dan Fosfor
Perbedaan utama chip ini ada pada penggunaan atom fosfor yang ditempatkan di wafer silikon murni dengan presisi tinggi, hanya 0,13 nanometer — dua urutan besar lebih presisi dibandingkan teknologi manufaktur chip konvensional seperti TSMC. “Ini adalah ukuran fitur terkecil dalam chip silikon yang pernah dibuat,” ujar Michelle Simmons, CEO SQC.
Kombinasi silikon dan fosfor menghasilkan qubit dengan stabilitas tinggi dan tingkat kesalahan rendah, terutama pada kesalahan “bit flip” yang umum terjadi pada sistem qubit silikon lainnya. Karena itu, hanya kesalahan fase yang perlu diperbaiki, sehingga algoritma koreksi kesalahan dapat dibuat lebih efisien.
Tantangan dan Solusi dalam Menaikkan Jumlah Qubit
Dalam dunia komputasi kuantum, peningkatan jumlah qubit menghadapi tantangan besar berupa koreksi kesalahan kuantum (Quantum Error Correction/QEC). Qubit sangat sensitif terhadap gangguan lingkungan seperti fluktuasi suhu dan gelombang elektromagnetik, menyebabkan informasi kuantum hilang.
SQC mengklaim bahwa pada arsitektur 14/15 mereka, durasi kohesi kubit nuklir sangat panjang dan kesalahan bit flip sangat minim. Simak penjelasan Simmons: “Kode koreksi kesalahan kami jauh lebih sederhana dan overhead-nya jauh berkurang.” Hal ini memberi potensi skala baru dalam sistem kuantum tanpa menambah kompleksitas koreksi kesalahan secara signifikan.
Menguji Fidelitas dengan Algoritma Grover
Fidelitas sistem kuantum diuji menggunakan algoritma Grover, yang menunjukkan keunggulan kuantum dalam pencarian data dibanding komputer klasik. Pada Februari, SQC melaporkan tingkat fidelitas 98,9% pada algoritma ini menggunakan arsitektur 14/15. Mereka mencapai rekor tertinggi tanpa penerapan koreksi kesalahan tambahan.
Keunggulan ini menempatkan SQC di depan perusahaan besar seperti IBM dan Google, meskipun dengan jumlah qubit yang relatif lebih sedikit. Mereka mampu menunjukkan efisiensi dan stabilitas tinggi yang menjadi kunci untuk memperbesar skala chip kuantum.
Potensi Skala dan Masa Depan Komputasi Kuantum
Sistem klaster kubit 11-unit dalam chip SQC dapat ditingkatkan ke jutaan qubit secara teoretis. Namun, infrastruktur pendukung seperti pemrosesan dan kontrol kuantum menjadi hambatan dalam memperbesar skala. Simmons menyatakan, “Saat kami memperbesar sistem, koreksi kesalahan tetap diperlukan, tetapi jumlah qubit yang dibutuhkan jauh lebih kecil, sehingga sistem fisik menjadi lebih efisien dan hemat energi.”
Keunikan arsitektur 14/15 ini membuktikan bahwa pendekatan berbasis atom dalam silikon bisa menjadi kunci untuk menghasilkan komputer kuantum yang lebih andal dan praktis. Hal ini membuka jalan baru menuju pembuatan perangkat kuantum dengan jutaan qubit yang dapat menunjang aplikasi komputasi masa depan.
Daftar Keunggulan Arsitektur 14/15 SQC
- Presisi atom fosfor dalam silikon dengan ukuran 0,13 nm
- Fidelitas tinggi hingga 99,99% pada sistem kuantum dengan beberapa klaster
- Koreksi kesalahan efisien karena rendahnya kesalahan bit flip
- Potensi scaling ke jutaan qubit tanpa kompleksitas berlebihan
- Pencapaian rekor di algoritma Grover tanpa perlu koreksi kesalahan tambahan
Teknologi ini menegaskan bahwa masa depan komputasi kuantum bukan hanya soal kuantitas qubit, tapi juga kualitas dan kestabilan arsitektur chip itu sendiri. SQC membuka babak baru yang menjanjikan dalam aplikasi kuantum yang lebih luas dan bertenaga.
