Setelah bertahun-tahun kemajuan yang lambat, para peneliti akhirnya dapat melihat jalan yang jelas dalam proses membangun komputer kuantum yang kuat. Mesin ini diperkirakan akan sangat mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk melakukan beberapa perhitungan, mengubah masalah yang dibutuhkan komputer tradisional untuk memecahkan ribuan tahun ke dalam tugas yang dapat dilakukan dalam beberapa jam.
Sebuah tim yang dipimpin oleh fisikawan dari Stanford University telah mengembangkan sebuah ruang optik baru yang dapat secara efektif menangkap satu foton (partikel dasar cahaya yang dipancarkan oleh satu atom) yang merupakan blok dasar dari komputer kuantum karena mereka menyimpan kuantum bit, kuantumbit yang setara dengan nilai kuantum nol dan satu yang digunakan dalam perhitungan tradisional.
Foto-foto yang lebih cepat dapat membaca qubit
Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan Secara alami Para peneliti menjelaskan bahwa sebuah sistem yang terdiri dari 40 lubang optik, masing-masing berisi atom qubit, dan sebuah prototipe yang lebih besar dengan lebih dari 500 lubang. Hasilnya menunjukkan jalan nyata untuk membangun jaringan komputasi kuantum yang bisa berisi satu juta qubit sehari.
Jika kita ingin membuat komputer kuantum, kita perlu bisa membaca informasi dari qubit dengan sangat cepat, kata penulis utama penelitian, John Simon, profesor di Fakultas Humaniora dan Ilmu Pengetahuan dan Fisika Terapan Universitas Stanford. “Sejauh ini, tidak ada metode praktis untuk melakukan ini secara besar-besaran karena atom-atom yang dipancarkan tidak cukup cepat dan mereka akan bocor ke berbagai arah.
Bagaimana Cave Mengontrol Cahaya
Efek ini dapat dibandingkan dengan hasil pengukuran antara cermin di lapangan bermain yang terlihat membentang. Di lingkungan ilmiah, ruang kosong ini jauh lebih kecil dan menggunakan sinar laser untuk mengekstrak informasi dari atom melalui proses berulang.
Meskipun lubang optik telah diselesaikan selama beberapa dekade, atom sangat kecil dan hampir transparan sehingga sulit digunakan untuk atom.
Desain baru menggunakan mikroskop
Para peneliti di Stanford University tidak mengandalkan refleksi berulang, tetapi menempatkan mikroskop di setiap ruang kosong untuk memfokuskan cahaya secara akurat pada atom tunggal.
Setelah kami mengembangkan struktur cavity baru yang tidak lagi hanya dua cermin, kata Adam Shaw, peneliti dari Stanford University, penulis pertama penelitian ini.
Perhitungan dua kali lebih dari perhitungan klasik
Komputer tradisional menggunakan bit untuk memproses informasi yang mewakili nol atau satu. Komputer kuantum menggunakan bit yang digunakan untuk bekerja, yang merupakan kuantum berbasis partikel kecil.
“Komputer klasik harus memeriksa pilihan satu per satu untuk menemukan jawaban yang benar”, kata Simon. “Tapi, seperti halnya alat pemotong suara, komputer kuantum dapat membandingkan kombinasi reaksi, memperbesar reaksi yang benar, dan menekan reaksi yang salah”.
Perangkat lunak ini telah berkembang menjadi komputer super kuantum.
Para ilmuwan memperkirakan bahwa komputer kuantum akan membutuhkan jutaan qubit untuk melampaui superkomputer paling kuat saat ini. Simon mengatakan bahwa untuk mencapai tingkat ini, banyak komputer kuantom harus terhubung ke jaringan besar.
Dalam penelitian yang sedang berlangsung, para peneliti telah menunjukkan 40 lapisan cavity yang berfungsi, dan sistem validasi konsep yang memiliki lebih dari 500 cavities. Tujuan mereka berikutnya adalah untuk memperluas ke jutaan orang.
Perbedaan teknologi yang lebih luas
Meskipun masih ada hambatan besar dalam bidang teknik, para peneliti percaya bahwa potensi keuntungan yang akan diperoleh adalah besar. Komputer kuantum skala besar dapat membawa terobosan dalam desain bahan dan sintesis kimia, termasuk aplikasi yang terkait dengan penemuan obat-obatan, dan kemajuan dalam memecahkan kata sandi.
Kemampuan untuk mengumpulkan cahaya secara efektif memiliki pengaruh yang lebih dari perhitungan. Layar ruang dapat meningkatkan sensor dan mikroskop biologis, mendukung kemajuan medis dan penelitian biologis. Dengan peningkatan resolusi teleskop optik, jaringan kuantum dapat membantu astronomi, memungkinkan para ilmuwan untuk langsung mengamati planet yang berputar di luar matahari.
“Saya pikir itu akan mengubah kemampuan kita untuk melihat dunia”, kata Liu Xiaobo, “karena kita semakin memahami bagaimana cara mengontrol cahaya menjadi satu partikel”.
“Saya tidak bisa. Simon Joan Reinhart, seorang profesor fisika dan fisika terapan, Shaw, seorang peneliti Felix Bloch dan Urbanek-Chodorow, juga seorang peneliti.
Para penulis dari Stanford University termasuk David Schuster, Profesor Fisika Terapan Joan Reinhart, dan mahasiswa PhD Anna Soper, Danial Shadmany, dan Da-Yeon Koh.
Para penulis lainnya termasuk peneliti dari Universitas Stone Creek, Universitas Chicago, Harvard, dan Montana State University.
Penelitian ini didukung oleh National Science Foundation, Air Force Science Research Office, Army Research Office (ARO), Herz Foundation, dan Departemen Pertahanan AS.
Matt Murphy dan Simon dari Montana State University adalah konsultan opsi saham AtomComputing. Shadmany, Jaffe, Schuster dan Simon, serta Aishwarya Kumar dari Stone Creek memiliki paten untuk bentuk geometris dari pendingin yang ditunjukkan dalam pekerjaan ini.
