Komputer kuantum sering dibayangkan hanya akan berguna jika dibangun dalam skala sangat besar. Namun, temuan dari Caltech dan ETH Zurich menunjukkan arah yang berbeda: kebutuhan qubit bisa ditekan jauh lebih rendah, sehingga produksi berpotensi menjadi lebih murah dan lebih masuk akal untuk dikembangkan.
Perubahan ini penting karena selama ini komputer kuantum dikenal sebagai sistem yang mahal, rumit, dan sulit dijaga tetap stabil. Jika pendekatan baru itu benar-benar bisa diterapkan secara praktis, industri teknologi tidak lagi harus mengejar mesin kuantum raksasa untuk mendapatkan manfaatnya.
Qubit dan sumber mahalnya komputer kuantum
Qubit adalah unit dasar dalam komputasi kuantum, setara dengan bit pada komputer biasa. Bedanya, qubit dapat berada dalam dua keadaan sekaligus, yaitu 0 dan 1, sehingga membuka peluang pemrosesan informasi dengan cara yang jauh lebih kuat.
Masalah utama muncul dari sifat qubit yang sangat rapuh. Panas, noise, dan kondisi lingkungan mudah mengganggu keadaan kuantumnya, sehingga sistem harus memakai banyak qubit fisik hanya untuk membentuk satu logical qubit yang lebih stabil.
Selama ini, pendekatan umum memperkirakan satu komputer kuantum yang benar-benar berguna dapat membutuhkan sekitar 1.000 logical qubit. Jika satu logical qubit memerlukan sekitar 1.000 qubit fisik, total kebutuhan perangkat bisa melonjak hingga satu juta qubit atau lebih.
Pendekatan Caltech yang memangkas kebutuhan perangkat
Riset dari Caltech bersama Oratomic, startup yang terkait dengan Caltech, menawarkan gambaran yang lebih hemat. Tim tersebut menunjukkan bahwa satu logical qubit mungkin cukup dibangun dari lima qubit fisik.
Pendekatan itu memakai qubit atom netral yang disimpan dalam keadaan kuantum internal. Atom-atom netral tersebut ditahan posisinya dengan laser tweezers, sehingga peneliti dapat mengatur letaknya dengan presisi tinggi.
Bagi pengembangan industri, temuan ini punya arti besar. Semakin sedikit qubit yang dibutuhkan, semakin rendah pula jumlah komponen, tingkat kerumitan sistem, dan beban rekayasa yang harus ditanggung produsen.
Upaya ETH Zurich menekan error operasi
Dari sisi lain, peneliti ETH Zurich menunjukkan bahwa platform atom netral juga bisa dipakai untuk menjalankan operasi logika kuantum secara stabil. Fokus riset mereka ada pada swap gates, yaitu mekanisme untuk memindahkan informasi antar qubit di dalam sistem.
Metode sebelumnya sangat bergantung pada waktu penyalaan laser dan tingkat daya yang digunakan. Ketika pengaturan itu meleset sedikit saja, kesalahan besar bisa terjadi karena sistem kuantum sangat sensitif terhadap gangguan kecil.
Untuk mengurangi masalah tersebut, tim Zurich 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.
Dampak yang lebih luas dari biaya produksi
Sorotan utama memang ada pada penurunan biaya, tetapi efeknya tidak berhenti di sana. 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. Meski begitu, kemampuan yang sama membawa risiko karena komputer kuantum dapat mengancam skema enkripsi yang sekarang dipakai untuk melindungi data perbankan dan sistem keamanan informasi.
Dalam pembahasan keamanan, Shor’s algorithm kerap dijadikan contoh karena algoritma itu dapat memfaktorkan bilangan besar ke faktor primanya. Kemampuan tersebut berpotensi melemahkan sistem kriptografi yang masih banyak digunakan saat ini.
Meski masih berada pada tahap teoritis, arah risetnya mulai terlihat jelas. Tim Caltech bahkan sudah berhasil menghasilkan array dengan lebih dari 6.000 qubit atom netral, sebuah pencapaian yang menunjukkan bahwa pengembangan menuju skala lebih besar terus bergerak mendekati penerapan praktis.
