MAS-IT
Header Kuantum

Chip Cryogenic Memungkinkan untuk Mengontrol Ribuan Komputasi Kuantum

Melalui kemitraan Microsoft dengan Universitas of Sydney, Australia; Profesor David Reilly dan rekan-rekannya telah berhasil menemukan perangkat yang beroperasi pada 40 kali lebih dingin daripada ruang angkasa untuk secara langsung mengontrol ribuan qubit (kuantum dua level), blok bangunan teknologi kuantum.

Komputasi Kuantum
Platform chip CMOS Cryogenic. Chip itu sendiri berada tepat di bawah komponen yang bersinar, yang menampung qubit. Foto: Universitas Sydney.

Baru-baru ini, SciTechDaily melansir bahwa, para ilmuwan dan insinyur di University of Sydney dan Microsoft Corporation telah membuka bab lanjutan dalam teknologi kuantum dengan penemuan sebuah chip tunggal yang dapat menghasilkan sinyal kontrol untuk ribuan qubit, blok bangunan komputer kuantum.

Menurut profesor David Reilly – perancang chip bersama dengan Microsoft dan University of Sydney – untuk mewujudkan potensi komputasi kuantum, mesin perlu mengoperasikan ribuan bahkan jutaan qubit. Saat ini komputer kuantum terbesar di dunia hanya beroperasi dengan 50 atau lebih qubit. Sebagian karena keterbatasan arsitektur fisik yang mengontrol qubit.

Namun dengan adanya chip yang diciptakannya ini, keterbatasan itu bisa diatasi. Hasil dari penemuan ini telah dipublikasikan di Nature Electronics .

Sebagian besar sistem kuantum memerlukan bit kuantum, atau qubit, untuk beroperasi pada suhu mendekati nol mutlak (-273,15 derajat). Ini untuk mencegah mereka kehilangan ‘kuantitas’ mereka, karakter materi atau cahaya yang dibutuhkan komputer kuantum untuk melakukan perhitungan khusus mereka.

Agar perangkat kuantum melakukan sesuatu yang berguna, mereka membutuhkan instruksi. Itu berarti mengirim dan menerima sinyal elektronik ke dan dari qubit. Dengan arsitektur kuantum saat ini, itu melibatkan banyak kabel.

Profesor Reilly yang juga Kepala Investigator di ARC Center for Engineered Quantum Systems (EQUS) ini juga menggambarkan bahwa mesin saat ini membuat rangkaian kabel yang indah untuk mengontrol sinyal; terlihat seperti sarang burung atau lampu gantung berlapis emas. Kelihatan cantik, tetapi pada dasarnya tidak praktis yang berarti tidak dapat meningkatkan skala mesin untuk melakukan perhitungan yang berguna. Ada hambatan input-output yang nyata.

Rekayasa Paling Menantang Abad 21

Penjelasan Insinyur Perangkat Keras Senior Microsoft, Dr. Kushal Das, penemu bersama chip tersebut semakinmengaskan kalau perangkat temuan mereka ini mampu menghilangkan semua kabel itu. Chip temuan mereka hanya menggunakan dua kabel yang membawa informasi sebagai input namun dapat menghasilkan sinyal kontrol untuk ribuan qubit.

Penemuan chip kontrol yang dikembangkan di Microsoft Quantum Laboratories di University of Sydney, kemitraan industri-akademik yang unik ini mengubah cara para ilmuwan mengatasi tantangan teknik. Tentu hal ini dapat mengubah segalanya untuk komputasi kuantum.

Masih menurut Profesor Reilly, membangun komputer kuantum mungkin merupakan tugas rekayasa paling menantang di abad ke-21 ini. Ini tidak dapat dicapai dengan bekerja dengan tim kecil di laboratorium universitas di satu negara tetapi membutuhkan skala yang diberikan oleh raksasa teknologi global seperti Microsoft. Kemitraan yang dibangun dengan Microsoft ini tidak hanya menyarankan arsitektur teoretis untuk mengatasi hambatan input-output tapi telah membangunnya.

Profesor David Reilly menegaskan kalau penemuan ini telah didemonstrasikan dengan merancang chip silikon khusus dan menggabungkannya ke sistem kuantum. Dan ini merupakan sirkuit terintegrasi paling canggih yang pernah dibuat untuk beroperasi pada suhu kriogenik yang dalam. Jika terwujud, komputer kuantum berjanji untuk merevolusi teknologi informasi dengan memecahkan masalah di luar lingkup komputer klasik di berbagai bidang seperti kriptografi, kedokteran, keuangan, kecerdasan buatan, dan logistik.

Baca Juga: Pentingnya Pelatihan Kerja Karyawan bagi Perusahaan

Anggaran Daya

Komputer kuantum berada pada tahap yang sama dengan komputer klasik pada tahun 1940-an. Mesin seperti ENIAC, komputer elektronik pertama di dunia, membutuhkan ruang sistem kontrol untuk mencapai fungsi yang berguna. Butuh waktu puluhan tahun untuk mengatasi tantangan ilmiah dan teknik yang sekarang memungkinkan miliaran transistor masuk ke ponsel Anda.

Komputasi Kuantum
Platform chip kriogenik in situ dalam lemari es pengenceran. Perangkat dapat beroperasi pada 0,1 Kelvin.  Foto: Universitas Sydney.

Industri ini mungkin menghadapi tantangan yang lebih besar untuk membawa komputasi kuantum melampaui tahap ENIAC sehingga, menurut Profesor Reilly, perlu merekayasa chip silikon yang sangat kompleks yang beroperasi pada 0,1 Kelvin, lingkungan yang 30 kali lebih dingin dari luar angkasa.

Penelitian doktoral Dr Sebastian Pauka di University of Sydney mencakup banyak pekerjaan untuk menghubungkan perangkat kuantum dengan chip.  Menurutnya, beroperasi pada suhu dingin seperti itu berarti memiliki anggaran daya yang sangat rendah. Jika mencoba memasukkan lebih banyak daya ke dalam sistem, akan membuat semuanya menjadi terlalu panas.

Untuk mencapai hasil yang maksimal, para ilmuwan di Sydney dan Microsoft membangun sirkuit terintegrasi paling canggih untuk beroperasi pada suhu kriogenik. Hal ini telah mereka kerjakan dengan merekayasa sistem yang beroperasi di dekat qubit tanpa mengganggu operasi mereka. Sebab sistem kontrol untuk qubit saat ini dihapus beberapa meter dari aksi, sehingga untuk berbicara sebagian besar pada suhu ruangan.

Dalam sistem yang mereka bangun, mereka tidak harus keluar dari platform kriogenik. Chip ada di sana dengan qubit. Ini berarti daya yang lebih rendah dan kecepatan yang lebih tinggi. Ini adalah sistem kontrol nyata untuk teknologi kuantum.”

Kemitraan yang Strategis dan Menguntungkan

Paparan Profesor Reilly mengambarkan bahwa, mengetahui cara mengontrol perangkat ini membutuhkan pengembangan teknik selama bertahun-tahun. Merka memulai empat tahun lalu ketika University of Sydney memulai kemitraannya dengan Microsoft, yang merupakan investasi tunggal terbesar dalam teknologi kuantum di Australia.

Mereka membangun banyak model dan perpustakaan desain untuk menangkap perilaku transistor pada suhu kriogenik yang dalam. Kemudian kami harus membuat perangkat, membuatnya diverifikasi, dikarakterisasi, dan akhirnya menghubungkannya ke qubit untuk melihatnya bekerja dalam praktik.”

Profesor Stephen Garton, Wakil Rektor dan Kepala Sekolah Universitas Sydney mengatakan, seluruh komunitas universitas bangga dengan kesuksesan Profesor Reilly dan menantikan kemitraan berkelanjutan selama bertahun-tahun dengan Microsoft.

Profesor Reilly mengatakan bidang itu sekarang telah berubah secara mendasar. Bukan hanya tentang ‘ini qubit saya’, tapi tentang bagaimana membangun semua lapisan dan semua teknologi untuk membangun mesin nyata. Kemitraan dengan Microsoft memungkinkan mereka untuk bekerja dengan ketelitian akademis, dengan manfaat melihat hasil dengan cepat dipraktikkan.

Wakil Rektor (Penelitian), Profesor Duncan Ivison, mengatakan kemitraan dengan Microsoft telah mewujudkan visi Profesor David Reilly untuk mengaktifkan teknologi kuantum. Sangat menyenangkan melihat visi itu menjadi kenyataan. Profesor Reilly memastikan jika mereka hanya tinggal di dunia akademis, chip ini tidak akan pernah dibuat. Kemitraan ini tidak hanya menerbitkan makalah tapi melanjutkan ke cetak biru untuk mewujudkan teknologi kuantum pada skala industri.***

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *