Para ilmuwan di University of New South Wales di Sydney, Australia, telah mengumumkan penemuan terobosan besar dalam komputasi kuantum.
Sampai saat ini, ilmuwan kuantum dan insinyur komputer hanya dapat menggunakan model proof-of-concept dari prosesor kuantum yang beroperasi dengan hanya beberapa qubit putaran, setara kuantum satu bit.
Sekarang, penelitian baru yang diterbitkan dalam jurnal Science Advances telah mengidentifikasi teknik yang menurut para peneliti akan memungkinkan mereka untuk mengontrol jutaan qubit ini.
Tim melihat desain mereka sebagai “potongan teka-teki yang hilang” dalam arsitektur komputasi kuantum.
Ian King: Inovasi Inggris akan menjadi kunci keberhasilan merger yang dijuluki “Apple of quantum computing”
Dalam komputer tradisional, bit – satu-satunya unit informasi, baik 0 atau 1 – disimpan di sirkuit elektronik komputer itu sendiri, lebih tepatnya di kapasitor sel memori, dengan nilai tergantung pada apakah kapasitor dibebankan atau dikosongkan.
Komputer kuantum spin qubit menggantikan kapasitor ini dengan partikel kuantum tunggal – elektron – dan nilai “putarannya”.
Peneliti UNSW Dr Jarryd Play menjelaskan: “Sampai saat ini, kontrol qubit spin elektron mengandalkan penyediaan medan magnet gelombang mikro dengan melewatkan arus melalui kawat di sebelahnya.
“Ini menimbulkan tantangan nyata jika kita ingin beralih ke jutaan qubit yang dibutuhkan komputer kuantum untuk memecahkan masalah yang penting secara global, seperti desain vaksin baru.
“Pertama-tama, medan magnet berkurang sangat cepat dengan jarak, jadi kami hanya dapat mengontrol qubit yang paling dekat dengan kabel.
“Ini berarti bahwa kita harus menambahkan lebih banyak dan lebih banyak utas karena kita membawa lebih banyak qubit, yang akan memakan banyak ruang pada chip.”
Masalahnya adalah bahwa chip ini harus beroperasi pada suhu yang sangat dingin, di bawah -270 ° C, dan pengenalan lebih banyak kabel akan membahayakan suhu chip dan mengganggu keandalan qubit.
“Jadi kami kembali hanya bisa mengontrol beberapa qubit dengan teknik kawat ini,” kata Dr Pla.
Terobosan datang dari mendesain ulang seluruh struktur chip. Alih-alih memiliki ribuan kabel kontrol yang berjalan melalui potongan silikon berukuran thumbnail, tim menghasilkan medan magnet di atas chip yang dapat memanipulasi semua qubit secara bersamaan.
Ini pertama kali diusulkan pada 1990-an, tetapi penelitian baru adalah cara praktis pertama untuk mencapainya.
“Kami pertama-tama melepas kabel di sebelah qubit, dan kemudian kami menemukan cara baru untuk mengirimkan medan kontrol magnetik gelombang mikro ke seluruh sistem. Jadi pada prinsipnya kami bisa menyediakan medan. kontrol hingga empat juta qubit,” kata Dr. Pla.
Para peneliti kemudian menambahkan komponen baru di atas chip silikon, sebuah prisma kristal yang disebut resonator dielektrik, yang dapat digunakan untuk memfokuskan panjang gelombang gelombang mikro ke dalam ukuran yang lebih kecil.
“Resonator dielektrik mengecilkan panjang gelombang di bawah satu milimeter, jadi kami sekarang memiliki konversi daya gelombang mikro yang sangat efisien menjadi medan magnet yang mengontrol putaran semua qubit.
“Ada dua inovasi utama di sini. Yang pertama adalah kita tidak perlu mengeluarkan banyak tenaga untuk mendapatkan medan penggerak yang solid untuk qubit, yang pada dasarnya berarti kita tidak menghasilkan banyak panas. Yang kedua adalah adalah medannya sangat seragam di seluruh chip, sehingga jutaan qubit semuanya memiliki tingkat kontrol yang sama.”
Eksperimen tim yang memungkinkan mereka untuk mengontrol jutaan qubit pada saat yang sama telah berhasil, meskipun “ada tantangan teknis yang harus diselesaikan sebelum prosesor dengan satu juta qubit dapat diproduksi.”, tambah Dr Pla.
“Ninja internet yang tak tersembuhkan. Ahli daging. Sangat introvert. Analis. Pakar musik. Pendukung zombie.”
