4 hours ago
2
Ilustrasi(freepik)
PARA ilmuwan di Inggris berhasil menghubungkan dua prosesor kuantum terpisah. Keberhasilan itu membuka jalan bagi terciptanya internet kuantum dan kemungkinan superkomputer kuantum di masa depan.
Meningkatkan jumlah bit kuantum atau qubit dalam komputer kuantum telah menjadi tantangan besar. Pasalnya komputer kuantum sangat "berisik". Di mana sangat sensitif terhadap gangguan dari panas, gerakan, atau elektromagnetisme, dan jauh lebih sering gagal dibandingkan bit pada komputer klasik.
Semakin banyak jumlah qubit dalam komputer kuantum, sistemnya menjadi semakin kompleks dan risikonya terhadap dekoherensi, juga semakin besar, serta membutuhkan lebih banyak sumber daya untuk mencegah kesalahan. Karena itu, para ilmuwan kini fokus pada membangun qubit yang lebih stabil dan andal, sebelum meningkatkan sistem ke jutaan qubit yang dibutuhkan untuk komputer kuantum yang benar-benar berguna.
Dalam studi yang diterbitkan di jurnal Nature, para ilmuwan menawarkan solusi untuk masalah skalabilitas ini dengan menghubungkan prosesor kuantum yang terpisah menggunakan jaringan kabel serat optik yang sudah ada, sehingga dapat meningkatkan jumlah qubit yang tersedia.
Ini adalah langkah penting dalam menunjukkan kemungkinan komputasi kuantum terdistribusi (Distributed Quantum Computing/DQC), di mana beberapa prosesor kuantum dihubungkan untuk menyelesaikan perhitungan bersama. DQC memungkinkan beberapa prosesor kuantum bekerja sama untuk menyelesaikan masalah yang sangat kompleks jauh lebih cepat dibandingkan superkomputer klasik.
Para ilmuwan menjelaskan bagaimana mereka menghubungkan dua prosesor kuantum — yang dinamai Alice dan Bob (bukan perusahaan komputasi kuantum Alice & Bob) — menggunakan antarmuka jaringan fotonik (berbasis serat optik). Dengan mengirim algoritma kuantum melalui jaringan fotonik ini, dua prosesor kuantum tersebut bisa berbagi sumber daya dan beroperasi sebagai satu kesatuan.
Komputasi Terdistribusi di Masa Depan
Dengan menghubungkan kedua prosesor tersebut, para ilmuwan juga berhasil mengirim foton bersama informasi kuantum dan algoritma kuantum. Algoritma ini adalah fungsi komputasi yang memungkinkan komputer kuantum menyelesaikan berbagai persoalan. Pengiriman dilakukan dengan memanfaatkan fenomena keterikatan kuantum (quantum entanglement) antar foton.
Prosesor kuantum juga berhasil bekerja sama untuk menyelesaikan masalah uji menggunakan algoritma pencarian Grover — sebuah algoritma kuantum yang dirancang untuk menemukan "jarum dalam tumpukan jerami", yaitu mencari informasi tertentu dalam kumpulan data acak yang besar.
Terobosan ini sangat penting untuk mengatasi masalah skalabilitas dalam komputasi kuantum. Alih-alih membangun satu mesin besar dengan jutaan qubit — yang akan sangat besar dan sulit dikendalikan — pendekatan baru ini memungkinkan perhitungan didistribusikan ke banyak prosesor kecil. Dengan modul kecil berisi qubit terperangkap (trapped-ion qubits) yang dihubungkan oleh kabel optik, qubit-qubit dari prosesor berbeda bisa dikaitkan secara kuantum.
Keuntungan tambahan dari sistem DQC ini adalah kemudahan perawatan, karena modul bisa di-upgrade atau diganti tanpa mengganggu sistem secara keseluruhan.
Meskipun jarak antara dua unit pemrosesan kuantum (QPU) ini hanya sekitar 2 meter, uji coba teknologi selanjutnya perlu dilakukan pada jarak yang lebih jauh untuk memastikan kestabilan koneksi dalam jarak jauh. Repeater kuantum, yang berfungsi memperluas jangkauan transmisi informasi kuantum, juga kemungkinan akan digunakan dalam sistem masa depan.
Menambahkan lebih banyak prosesor kuantum akan menjadi bukti lebih lanjut bahwa DQC adalah solusi yang layak untuk membangun superkomputer kuantum. Seperti halnya superkomputer saat ini yang terdiri dari ratusan prosesor klasik yang saling terhubung, secara teori, superkomputer kuantum juga bisa dibangun dengan menghubungkan banyak prosesor kuantum dalam jaringan luas.
Sebagai uji konsep, eksperimen ini membuktikan DQC memungkinkan dilakukan. Ini juga menjadi dasar untuk membangun internet kuantum yang aman, yang berpotensi memberikan cara baru yang lebih aman untuk mengirim informasi, karena prosesor kuantum di lokasi berbeda dapat digunakan untuk membangun jaringan komunikasi terenkripsi.
Dalam pernyataannya, David Lucas, peneliti utama proyek ini dan ilmuwan utama di UK Quantum Computing and Simulation Hub, mengatakan eksperimen mereka “menunjukkan bahwa pemrosesan informasi kuantum secara terdistribusi melalui jaringan memungkinkan dilakukan dengan teknologi saat ini.”
Namun, Lucas juga mengakui masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan sebelum komputer kuantum bisa digunakan secara praktis.
“Meningkatkan skala komputer kuantum masih merupakan tantangan teknis besar yang kemungkinan membutuhkan penemuan fisika baru serta upaya rekayasa yang intensif dalam beberapa tahun mendatang,” ujarnya. (Live Science/Z-2)
