Fisikawan telah menciptakan model baru untuk komputer kuantum yang dapat ditingkatkan skalanya dengan lebih mudah dan membuatnya lebih kuat dari yang dibayangkan sebelumnya.
Teori baru tersebut, dituangkan dalam penelitian yang diterbitkan pada 21 Mei di jurnal tersebut PRX kuantummengusulkan menghubungkan qubit, alat kerja dasar komputer kuantum, dalam jarak jauh agar berfungsi seolah-olah mereka adalah bagian dari mesin yang sangat kuat.
Dimana bit digunakan dalam komputasi klasik untuk memproses data dalam keadaan biner 1 atau 0, dan secara berurutan, komputasi kuantum menggunakan qubit (yang bergantung pada hukum mekanika kuantum) untuk mengkodekan data dalam superposisi 1 dan 0. Artinya data dapat dikodekan di kedua keadaan secara bersamaan. Setiap qubit beroperasi pada frekuensi tertentu.
Qubit-qubit ini kemudian dapat digabungkan keterikatan kuantum — di mana data mereka dihubungkan melintasi jarak yang sangat jauh dalam ruang dan waktu — untuk memproses komputasi secara paralel. Semakin banyak qubit yang terjerat, komputer kuantum akan semakin kuat secara eksponensial.
Qubit yang terjerat harus berbagi frekuensi yang sama. Namun studi tersebut menyarankan untuk memberi mereka frekuensi operasi “ekstra” sehingga mereka dapat beresonansi dengan qubit lain atau bekerja sendiri jika diperlukan.
Jalan menuju supremasi kuantum
Dengan cukup banyak qubit yang terjerat, komputer kuantum masa depan dapat melakukan perhitungan yang membutuhkan waktu ribuan tahun bagi komputer klasik dalam hitungan detik. Namun Anda memerlukan prosesor kuantum dengan jutaan qubit untuk mencapai kondisi “supremasi kuantum” ini yang paling kuat saat ini hanya memiliki 1.000 qubit.
Namun menjaga stabilitas antara qubit yang terjerat, sehingga Anda dapat memproses data, adalah hal yang sulit dan memerlukan elektronik dan peralatan yang rumit. Meningkatkan qubit di komputer kuantum sehingga cukup kuat untuk melompat superkomputer terkuat saat ini juga merupakan kendala besar – karena Anda juga perlu meningkatkan sirkuit yang rumit itu.
Terkait: Kompas kuantum semakin dekat untuk menggantikan GPS setelah para ilmuwan memasukkan sistem laser seukuran lemari es utama ke dalam microchip
Namun para ilmuwan menyarankan bahwa dengan memberikan frekuensi ekstra pada setiap qubit, mereka dapat membuat mereka bekerja sama untuk memproses perhitungan seolah-olah mereka adalah bagian dari satu komputer kuantum. Meski berpotensi terpisah dalam jarak yang jauh. Artinya, alih-alih menggunakan satu prosesor kuantum besar yang sulit dipelihara, Anda dapat menggunakan beberapa prosesor lebih kecil yang dihubungkan bersama.
“Setiap qubit di komputer kuantum beroperasi pada frekuensi tertentu. Mewujudkan kemampuan unik komputer kuantum bergantung pada kemampuan mengendalikan setiap qubit secara individual melalui frekuensi berbeda, serta menghubungkan pasangan qubit dengan mencocokkan frekuensinya,” penulis utama studi tersebut. Vanitha Srinivasaasisten profesor informasi kuantum di Universitas Rhode Island, mengatakan dalam a penyataan.
Merakit qubit bersama-sama seperti ‘balok LEGO’
Para ilmuwan mengatakan bahwa dengan menggunakan tegangan osilasi, mereka dapat menghasilkan frekuensi tambahan untuk setiap qubit. Dengan melakukan ini, Anda dapat menghubungkan beberapa qubit bersama-sama dengan memanfaatkan frekuensi bersama yang baru dihasilkan, tanpa harus mencocokkan frekuensi aslinya. Qubit-qubit tersebut kemudian dapat dihubungkan bersama, namun juga dapat dikontrol secara individual menggunakan frekuensi aslinya.
“Pendekatan penskalaan ini seperti membangun sistem yang lebih besar menggunakan blok LEGO berukuran tetap, yang seperti modul individual, dan menghubungkannya menggunakan potongan yang lebih panjang yang cukup kuat untuk mempertahankan hubungan antar blok untuk waktu yang cukup sebelum pengaruh eksternal memutuskan hubungan tersebut. ,” kata Srinivasa dalam pernyataan itu.
Model ini bertujuan untuk mengatasi tantangan yang akan dihadapi para ilmuwan dalam meningkatkan prosesor kuantum di masa depan. Ini biasanya dibuat dengan semikonduktor dan menggunakan miliaran transistor kecil yang dapat dimanfaatkan untuk membuat qubit kompak. Namun, menambahkan lebih banyak qubit ke prosesor kuantum suatu hari nanti akan menjadi mustahil, kata para ilmuwan.
Dengan menggunakan model baru ini, para peneliti yakin komputer kuantum masa depan akan dibangun dengan cara modular – dengan susunan qubit yang lebih kecil dalam prosesor kuantum yang terhubung menggunakan tautan terjerat yang kuat dan berjangkauan panjang. Hal ini akan membuat mereka lebih kuat dan mampu melakukan penghitungan lebih cepat dibandingkan dengan teknologi yang kita miliki saat ini.
