Para ilmuwan telah membuat jaringan komputer-kuantum terbesar dan paling kompleks, mendapatkan 20 bit kuantum terjerat yang berbeda, atau qubit, untuk berbicara satu sama lain.
Tim kemudian dapat membaca informasi yang terkandung dalam semua yang disebut qubit, menciptakan prototipe "memori jangka pendek" kuantum untuk komputer. Sementara upaya masa lalu telah melibatkan kelompok partikel yang lebih besar dalam laser ultracold, ini adalah pertama kalinya para peneliti dapat mengkonfirmasi bahwa mereka memang ada dalam jaringan.
Studi mereka, yang diterbitkan 10 April di jurnal Physics Review X, mendorong komputer kuantum ke tingkat yang baru, beringsut lebih dekat ke apa yang disebut "keunggulan kuantum," di mana qubit mengungguli bit klasik komputer berbasis chip silikon, para peneliti mengatakan .
Dari bit ke qubit
Komputasi tradisional didasarkan pada bahasa biner 0s dan 1s - alfabet dengan hanya dua huruf, atau serangkaian bola dunia yang beralih ke kutub utara atau selatan. Komputer modern menggunakan bahasa ini dengan mengirim atau menghentikan aliran listrik melalui sirkuit logam dan silikon, mengganti polaritas magnetik atau menggunakan mekanisme lain yang memiliki status "hidup atau mati" ganda.
Namun, komputer kuantum menggunakan bahasa yang berbeda - dengan jumlah "huruf" yang tak terbatas.
Jika bahasa biner menggunakan kutub utara dan selatan bola, maka komputasi kuantum akan menggunakan semua titik di antaranya. Tujuan dari komputasi kuantum adalah untuk juga menggunakan semua area di antara kutub.
Tetapi di mana bahasa seperti itu bisa ditulis? Ini tidak seperti Anda dapat menemukan materi kuantum di toko perangkat keras. Jadi, tim telah menjebak ion kalsium dengan sinar laser. Dengan menggetarkan ion-ion ini dengan energi, mereka dapat memindahkan elektron dari satu lapisan ke lapisan lainnya.
Dalam fisika sekolah menengah, elektron memantul di antara dua lapisan, seperti mobil yang mengubah jalur. Namun pada kenyataannya, elektron tidak ada di satu tempat atau satu lapisan - mereka ada di banyak tempat pada saat yang sama, sebuah fenomena yang dikenal sebagai superposisi kuantum. Perilaku kuantum aneh ini menawarkan kesempatan untuk merancang bahasa komputer baru - yang menggunakan kemungkinan tak terbatas. Sedangkan komputasi klasik menggunakan bit, ion kalsium ini dalam superposisi menjadi bit kuantum, atau qubit. Sementara pekerjaan sebelumnya telah menciptakan qubit seperti itu sebelumnya, trik untuk membuat komputer adalah membuat qubit ini berbicara satu sama lain.
"Memiliki semua ion individu ini sendiri sebenarnya bukan hal yang Anda minati," Nicolai Friis, penulis pertama di koran dan peneliti senior di Institute for Quantum Optics dan Quantum Information di Wina, mengatakan kepada Live Science. "Jika mereka tidak berbicara satu sama lain, maka yang bisa kamu lakukan dengan mereka adalah perhitungan klasik yang sangat mahal."
Berbicara bit
Untuk mendapatkan qubit "berbicara" dalam kasus ini bergantung pada konsekuensi aneh lain dari mekanika kuantum, yang disebut keterjeratan. Keterjeratan adalah ketika dua (atau lebih) partikel kelihatannya beroperasi secara terkoordinasi, tergantung, bahkan ketika dipisahkan oleh jarak yang sangat jauh. Sebagian besar ahli berpikir bahwa melibatkan partikel akan menjadi kunci sebagai ketapel komputasi kuantum dari percobaan laboratorium hingga revolusi komputasi.
"Dua puluh tahun yang lalu, keterikatan dua partikel adalah masalah besar," kata rekan penulis studi Rainer Blatt, seorang profesor fisika di Universitas Innsbruck di Austria, kepada Live Science. "Tapi ketika kamu benar-benar pergi dan ingin membangun komputer kuantum, kamu harus bekerja dengan tidak hanya mengatakan lima, delapan, 10 atau 15 qubit. Pada akhirnya, kita harus bekerja dengan banyak, banyak lagi qubit."
Tim ini berhasil menjerat 20 partikel bersama-sama ke dalam jaringan yang terkontrol - masih kekurangan komputer kuantum sejati tetapi jaringan tersebut yang terbesar hingga saat ini. Dan sementara mereka masih perlu mengkonfirmasi bahwa semua 20 sepenuhnya terjerat satu sama lain, itu adalah langkah solid menuju superkomputer masa depan. Sampai saat ini, qubit belum mengungguli bit komputer klasik, tetapi Blatt mengatakan saat itu - sering disebut keunggulan kuantum - akan datang.
"Komputer kuantum tidak akan pernah menggantikan komputer klasik; itu akan menambah mereka," kata Blatt. "Hal-hal ini bisa dilakukan."
