Sebuah tim peneliti internasional yang dipimpin oleh University of Bristol telah menunjukkan bahwa cahaya dapat digunakan untuk mengimplementasikan prosesor kuantum multi-fungsi.
Perangkat kecil ini dapat digunakan sebagai alat ilmiah untuk melakukan beragam eksperimen informasi kuantum, sementara pada saat yang sama menunjukkan cara untuk bagaimana komputer kuantum yang berfungsi sepenuhnya bisa dibuat dari proses fabrikasi dalam skala besar.
Mereka melakukan ini dengan merancang chip silikon yang dapat memandu partikel cahaya tunggal yang disebut foton dalam lintasan optik yang disebut waveguide untuk menyandikan apa yang disebut sebagai bit kuantum dari informasi atau “qubit”.
Dalam komputer desktop hari ini, baik super-komputer maupun smartphone, bit mengambil bentuk sebagai “1” atau “0” dan keduanya adalah blok bangunan mendasar di mana semua komputer yang saat ini digunakan di masyarakat.
Namun, komputer kuantum berdasarkan “qubit” yang dapat berada dalam superposisi dari dua keadaan 0 dan 1 sekaligus. Selain itu kelipatan qubit juga dapat terhubung dengan cara khusus yang disebut belitan kuantum. Kedua sifat fisika kuantum ini yang memberikan kekuatan pada komputer kuantum.
Salah satu tantangannya adalah membuat prosesor komputer kuantum yang dapat diprogram ulang untuk melakukan tugas yang berbeda, seperti halnya komputer saat ini yang dapat diprogram ulang untuk menjalankan aplikasi yang berbeda.
Tantangan kedua adalah bagaimana membuat komputer kuantum sedemikian rupa sehingga banyak bagiannya dapat dibuat dengan kualitas yang sangat tinggi dan pada akhirnya dengan biaya rendah.
Tim Bristol telah menggunakan chip fotonik silikon sebagai cara untuk mencoba membangun komponen komputasi kuantum dalam skala besar dan hasilnya telah diterbitkan dalam jurnal Nature Photonics, menunjukkan kemungkinan untuk sepenuhnya mengendalikan dua qubit informasi dalam satu chip terintegrasi. Ini berarti setiap tugas yang dapat dicapai dengan dua qubit, dapat diprogram dan direalisasikan dengan perangkat.
Penulis utama, Dr Xiaogang Qiang, dari Universitas Bristol, mengatakan: “Apa yang kami tunjukkan adalah mesin yang dapat diprogram yang dapat melakukan banyak tugas yang berbeda.
“Ini adalah prosesor yang sangat primitif, karena hanya berfungsi pada dua qubit, yang berarti masih ada jauh sebelum kita dapat melakukan komputasi yang berguna dengan teknologi ini.
“Tapi yang menarik adalah bahwa sifat-sifat yang berbeda dari fotonik silikon yang dapat digunakan untuk membuat komputer kuantum telah digabungkan bersama dalam satu perangkat.
“Ini terlalu rumit untuk mengimplementasikan secara fisik menggunkan cahaya dengan pendekatan sebelumnya.”
Upaya fotonik terpadu dimulai pada tahun 2008 dan merupakan jawaban atas kekhawatiran yang berkembang bahwa cermin dan elemen optik individual terlalu besar dan tidak stabil untuk mewujudkan sirkuit kompleks besar yang akan dibangun komputer kuantum.
Dr Jonathan Matthews, anggota tim peneliti dari Universitas Bristol, menambahkan: “Kita perlu melihat bagaimana membuat komputer kuantum keluar dari teknologi yang dapat ditingkatkan, yang mencakup teknologi yang kita tahu dapat dibangun sangat tepat pada skala yang luar biasa.
“Kami pikir silikon adalah bahan yang menjanjikan untuk melakukan ini, sebagian karena semua investasi yang telah masuk pada pengembangan silikon untuk industri mikro-elektronik dan fotonik. Dan jenis perangkat yang dikembangkan di Bristol, seperti yang telah disajikan, menunjukkan seberapa baik perangkat kuantum dapat dibangun.
“Konsekuensi dari kecanggihan dan fungsionalitas yang berkembang dari perangkat ini adalah bahwa perangkat tersebut menjadi alat penelitian dalam hak mereka sendiri – kami telah menggunakan perangkat ini untuk mengimplementasikan beberapa eksperimen informasi kuantum yang berbeda menggunakan hampir 100.000 pengaturan yang diprogram ulang berbeda.”
