Oxford Mencapai Tonggak Penting dalam Teleportasi Kuantum
Para peneliti di Universitas Oxford telah mencapai sebuah tonggak penting dalam komputasi kuantum dengan membangun sebuah komputer super kuantum yang terukur (scalable) dan mampu melakukan teleportasi kuantum, sebagaimana dipublikasikan dalam jurnal *Nature*. Terobosan ini mengatasi masalah skalabilitas dalam komputasi kuantum, berpotensi membuka jalan bagi aplikasi yang mendisrupsi berbagai industri. Sistem kuantum ini dapat dibangun dan ditingkatkan skalanya menggunakan teknologi yang sudah ada saat ini.
Profesor David Lucas mencatat bahwa eksperimen mereka mendemonstrasikan kelayakan pemrosesan informasi kuantum terdistribusi melalui jaringan dengan teknologi saat ini. Meskipun demikian, beliau mengakui bahwa meningkatkan skala komputer kuantum tetap menjadi tantangan teknis yang sangat besar.
Teleportasi kuantum melibatkan pengiriman informasi menggunakan keterikatan kuantum (quantum entanglement), di mana dua partikel terhubung dan saling mempengaruhi secara instan. Proses ini mengirimkan keadaan suatu partikel, bukan objek fisik. Pada bulan Desember, para ilmuwan di AS juga mengklaim telah berhasil melakukan teleportasi kuantum melalui kabel serat optik standar, menunjukkan potensi komunikasi kuantum yang dapat berjalan berdampingan dengan transmisi data tradisional.
Detail Eksperimen Teleportasi Kuantum
Para peneliti dari Oxford berhasil memanfaatkan teleportasi kuantum untuk mentransfer data antara dua komputer kuantum yang terpisah sejauh dua meter. Hasil ini menunjukkan bahwa jarak fisik tidak menjadi faktor pembatas keberhasilan eksperimen tersebut. Jaringan sederhana yang mereka bangun mampu menghasilkan perhitungan yang akurat sekitar 70 persen dari total percobaan. Diketahui bahwa kesalahan yang terjadi umumnya berasal dari operasi lokal, dan berpotensi untuk diperbaiki dengan penggunaan perangkat keras kuantum komersial yang lebih canggih.
Dalam eksperimen ini, para ilmuwan menggunakan dua perangkap ion (ion trap) yang dihubungkan dengan kabel optik sepanjang dua meter. Ion strontium berperan sebagai antarmuka jaringan kuantum, sementara ion kalsium berfungsi sebagai unit memori lokal. Kabel optik tersebut memungkinkan laser untuk memulai proses keterikatan kuantum. Proses ini menghasilkan foton terukur sebagai sinyal keberhasilan keterikatan.
Meskipun secara teori teleportasi kuantum tidak dibatasi oleh jarak, dalam praktiknya saat ini masih terbatas oleh panjang kabel optik yang digunakan. Selain itu, penggunaan infrastruktur optik yang sudah ada juga masih diragukan efektivitasnya karena potensi adanya gangguan (noise) dalam jaringan.
Implikasi untuk Komputasi Kuantum dan Jaringan
Penelitian ini menandai demonstrasi pertama teleportasi kuantum dari gerbang logika melalui sebuah jaringan penghubung. Dougal Main menyatakan bahwa studi ini memanfaatkan teleportasi kuantum untuk menciptakan interaksi antar sistem yang berjauhan, melakukan operasi gerbang logika kuantum antara qubit (bit kuantum) di komputer kuantum yang terpisah. Terobosan ini memungkinkan mereka untuk secara efektif ‘menghubungkan’ prosesor kuantum yang berbeda menjadi satu komputer kuantum yang terhubung sepenuhnya.
Untuk mengatasi kendala skalabilitas, para peneliti menggunakan teleportasi kuantum dari gerbang logika, alih-alih memindahkan qubit secara fisik. Dougal Main menjelaskan bahwa pendekatan mereka adalah menggunakan teleportasi kuantum untuk menciptakan interaksi antara sistem yang berjauhan, bukan hanya sekadar mentransfer keadaan kuantum.
Para peneliti berpendapat bahwa teknik teleportasi kuantum ini berpotensi menjadi fondasi bagi ‘internet kuantum’ di masa depan. Internet kuantum ini diharapkan dapat menyediakan komunikasi, komputasi, dan penginderaan yang sangat aman.
Mengatasi Tantangan Skalabilitas
Komputer kuantum menggunakan qubit (bit kuantum) sebagai unit informasi dasar, berbeda dengan komputer tradisional yang menggunakan bit. Qubit memungkinkan komputer kuantum untuk melakukan perhitungan lebih cepat secara signifikan. Meskipun demikian, skalabilitas atau kemampuan untuk meningkatkan ukuran dan kompleksitas komputer kuantum menjadi tantangan utama. Terobosan terbaru ini mengatasi salah satu kendala krusial dalam pengembangan komputasi kuantum, yaitu kesulitan dalam meminiaturisasi perangkat keras dan kebutuhan akan puluhan ribu qubit untuk menangani perhitungan yang kompleks.
Para peneliti saat ini aktif mencari cara untuk menghubungkan beberapa komputer kuantum agar dapat berfungsi sebagai satu unit komputasi yang lebih besar dan terpadu. Konsep ini mirip dengan sistem distributed computing (komputasi terdistribusi) yang telah umum digunakan pada komputer tradisional. Keberhasilan dalam menciptakan keterikatan qubit antar mesin kuantum yang berbeda menunjukkan bahwa pembangunan jaringan kuantum yang lebih luas adalah hal yang mungkin. Jaringan ini nantinya dapat menyediakan lebih banyak qubit untuk menyelesaikan operasi komputasi yang semakin kompleks.
Penggunaan data yang terikat melalui keterikatan kuantum menawarkan akurasi perhitungan yang lebih tinggi. Hal ini disebabkan karena transfer keadaan qubit antar komputer kuantum berlangsung tanpa kehilangan informasi, berbeda dengan transfer informasi pada mesin tradisional yang rentan terhadap loss (kehilangan data). Perlu dipahami bahwa komputer kuantum tidak dapat berkomunikasi dengan cara yang sama seperti Personal Computer (PC) (Komputer Pribadi) tradisional. Sebaliknya, mereka memanfaatkan fenomena keterikatan kuantum. Dalam kondisi ini, objek-objek kuantum di kedua ujung jaringan menjadi terhubung dalam keadaan yang misterius namun saling berkaitan. Ketika keadaan qubit di ujung pengirim diukur, keadaan qubit pasangannya di ujung penerima akan secara instan berubah menjadi keadaan yang sama, meskipun keduanya terpisah jarak.