Chip Quantum Mengirim Informasi dengan Bus


Para peneliti akhirnya mulai menyatukan unsur-unsur dasar komputer kuantum pada sebuah chip. Dua tim melaporkan bahwa mereka telah membuat versi bus kuantum pertama berbasis chip, sebuah alat untuk mencampur dan menukar informasi antara bit kuantum (qubit). Kelompok-kelompok itu mengatakan hasil mereka adalah langkah kunci di sepanjang jalan untuk membuat komputer kuantum skala penuh dengan membonceng teknologi pembuatan chip modern

Para peneliti akhirnya mulai menyatukan unsur-unsur dasar komputer kuantum pada sebuah chip. Dua tim melaporkan bahwa mereka telah membuat versi bus kuantum pertama berbasis chip, sebuah alat untuk mencampur dan menukar informasi antara bit kuantum (qubit).

Kelompok-kelompok itu mengatakan hasil mereka adalah langkah kunci di sepanjang jalan untuk membuat komputer kuantum skala penuh dengan membonceng teknologi pembuatan chip modern.

Pada komputer normal, bit adalah 0 atau 1, tetapi qubit dapat memasukkan superposisi 0 dan 1 secara bersamaan. Ratusan atau ribuan qubit yang dihubungkan bersama secara teoritis akan memungkinkan komputer kuantum untuk memecahkan kode rahasia dan mencari basis data yang akan menghambat komputer tercepat saat ini selama beberapa dekade.

Caranya adalah menggabungkan dunia kuantum dengan elektronik modern untuk meningkatkan jumlah qubit. Satu pendekatan naik-turun menghasilkan qubit dari arus yang mengalir dalam bahan superkonduktor, yang, ketika didinginkan mendekati nol mutlak, membawa listrik tanpa hambatan. Loop superkonduktor rusak oleh satu atau dua celah yang disebut Josephson junctions menyebabkan dua arus berbeda mengalir melaluinya sekaligus.

Dalam kedua desain baru itu, para peneliti menciptakan saluran informasi — bus — dari kawat berlekuk di antara dua simpul aluminium.

Saat diaktifkan, loop qubit memindahkan superposisi ke kawat dalam bentuk foton gelombang mikro. Efeknya adalah "seperti memiliki senar gitar dan memetiknya, " kata fisikawan Raymond Simmonds dari Institut Standar dan Teknologi Nasional di Boulder, Colorado, yang memimpin salah satu tim.

Ketika dipetik, kawat panjang kelompok 7-milimeter (0, 3 inci) miliknya menyimpan foton selama lebih dari satu mikrodetik sebelum qubit kedua menyerapnya. Hasilnya, kata Simmonds, adalah sirkuit memori dasar yang dapat mentransfer keadaan kuantum dari satu qubit ke yang lain.

Rob Schoelkopf dari Departemen Fisika Terapan di Universitas Yale dan kelompoknya melakukan trik yang sama dengan kawat yang lebih panjang yang mencampur keadaan kuantum tunggal antara dua qubit, sehingga 0 dan 1 flip-flop di antara mereka. Pencampuran semacam itu sangat penting untuk menciptakan hubungan keterikatan antara banyak qubit — "bahan bakar" tempat komputer kuantum berjalan.

Para peneliti sekarang harus dapat menghubungkan mungkin enam qubit sepanjang bus semacam itu, kata Johannes Majer, seorang ahli fisika dalam kelompok Yale. Yang lain telah menghubungkan sepasang qubit superkonduktor, katanya, tetapi sebuah bus memungkinkan sepasang qubit untuk melewati tetangga terdekat mereka dan berkomunikasi secara langsung. "Jika Anda ingin membangun komputer kuantum, Anda memerlukan sesuatu yang jangka panjang dan bukan tetangga terdekat, " kata Majer.

Namun, masih ada hambatan: superposisi dalam qubit superkonduktor tidak tetap stabil atau koheren untuk waktu yang lama. "Bagian yang sulit adalah, tentu saja, meningkatkan koherensi qubit kita, " kata Simmonds. Berita baiknya, tambahnya, adalah "sekarang kami telah menunjukkan elemen untuk penskalaan pekerjaan."