Sebuah terobosan luar biasa mengejutkan telah dicapai oleh para peneliti di mana mereka berhasil mengintegrasikan dan mengendalikan keadaan kuantum dalam sebuah komponen yang biasa digunakan pada berbagai peralatan elektronik sehari-hari.
“Penemuan ini telah mengubah cara kita berpikir tentang pengembangan teknologi kuantum — mungkin kita dapat menemukan sebuah cara untuk menggunakan peralatan elektronik saat ini, untuk dijadikan berbagai peralatan kuantum.” kata ketua peneliti David Awschalom dari University of Chicago.
Dalam dua makalah yang diterbitkan di jurnal Science dan Science Advance, kelompok Awschalom menunjukkan bahwa mereka dapat mengendalikan keadaan kuantum secara elektrik yang tertanam dalam silikon karbida. Salah satu manfaat dari keadaan kuantum dalam bahan ini yaitu dapat memancarkan partikel cahaya tunggal di mana panjang gelombangnya berada dekat gelombang telekomunikasi. Menurut Awschalom, hal ini membuatnya sangat cocok untuk transmisi jarak jauh melalui jaringan serat optik. Dalam eksperimennya, tim peneliti dapat membuat apa yang disebut Awschalom sebagai “radio FM kuantum”, saat sebuah musik ditransmisikan menuju radio di dalam mobil, informasi kuantum dapat dikirim dari jarak yang sangat jauh.
Terobosan ini dapat menawarkan cara yang lebih mudah dalam merancang dan membangun peralatan elektronik kuantum, karena bahan yang digunakan tidak sesulit yang biasa digunakan oleh para ilmuwan dalam eksperimen kuantumnya seperti logam superkonduktor, levitasi atom atau berlian.
Tidak mudah untuk mendapatkan sebuah material yang layak dalam eksperimen kuantum, terlebih lagi mengendalikan keadaan kuantumnya. Menurut penulis utama Kevin Miao, “Semua teori menunjukkan bahwa untuk mencapai pengendalian kuantum yang baik dalam suatu material, ia harus murni dan terbebas dari medan yang berfluktuasi,”
“Hasil kami menunjukkan bahwa dengan desain yang tepat, sebuah perangkat tidak hanya dapat mengurangi pengganggu, tetapi juga menghasilkan berbagai bentuk tambahan dalam pengendaliannya yang sebelumnya tidak mungkin dilakukan.”
Dalam makalah Science, mereka menggambarkan terobosan kedua yang membahas masalah yang sangat umum dalam teknologi kuantum: pengotor.
“Pengotor adalah hal biasa pada semua perangkat semikonduktor, dan pada tingkat kuantum, pengotor ini dapat mengacak informasi kuantum dengan menciptakan lingkungan listrik yang kacau,” kata Chris Anderson, penulis pendamping pertama. “Ini adalah masalah yang hampir universal untuk teknologi kuantum.”
Tetapi, dengan menggunakan salah satu elemen dasar elektronik — dioda, saklar satu arah untuk elektron — tim menemukan hasil tak terduga lainnya: Sinyal kuantum tiba-tiba terbebas dari pengotor dan hampir sepenuhnya stabil.
“Dalam percobaan kami, kami perlu menggunakan laser, yang sayangnya mendorong elektron di sekitar. Ini seperti permainan kursi musik dengan elektron; ketika cahaya padam semuanya berhenti, tetapi dalam konfigurasi yang berbeda,” kata Alexandre Bourassa, pendamping penulis pertama. “Masalahnya adalah konfigurasi elektron acak ini mempengaruhi keadaan kuantum kita. Tetapi kami menemukan bahwa dengan menerapkan medan listrik menghilangkan elektron dari sistem dan membuatnya jauh lebih stabil.”
“Pekerjaan ini membawa kita selangkah lebih dekat ke realisasi sistem yang mampu menyimpan dan mendistribusikan informasi kuantum di seluruh jaringan serat optik dunia,” kata Awschalom. “Jaringan kuantum semacam itu akan menghasilkan teknologi kelas baru yang memungkinkan terciptanya saluran komunikasi yang tidak dapat diretas, teleportasi keadaan elektron tunggal dan realisasi internet kuantum.”
