Para ilmuwan dari Silicon Quantum Computing (SQC) berhasil mengembangkan chip komputasi kuantum paling akurat yang pernah dibuat. Inovasi ini menggunakan arsitektur baru berbasis silikon dan fosfor yang dinamai “14/15”, merujuk pada posisi unsur tersebut di tabel periodik.
Dengan arsitektur 14/15 ini, SQC mampu mencapai tingkat fidelitas antara 99,5% hingga 99,99% dalam sistem kuantum yang terdiri dari sembilan kubit nuklir dan dua kubit atomik. Pencapaian signifikan ini dipublikasikan pada Desember lalu di jurnal Nature, sekaligus menandai demonstrasi pertama komputasi kuantum berbasis atom dan silikon di beberapa klaster yang terpisah.
Dapatkan berita menarik lainnya di mureks.co.id.
Keunggulan Arsitektur 14/15 Berbasis Silikon dan Fosfor
Perbedaan utama chip ini terletak pada penempatan atom fosfor di wafer silikon murni dengan presisi sangat tinggi, hanya 0,13 nanometer. Tingkat presisi ini dua urutan besar lebih tinggi dibandingkan teknologi manufaktur chip konvensional seperti yang digunakan TSMC.
“Ini adalah ukuran fitur terkecil dalam chip silikon yang pernah dibuat,” ujar Michelle Simmons, CEO SQC.
Kombinasi silikon dan fosfor menghasilkan kubit dengan stabilitas tinggi dan tingkat kesalahan yang rendah. Keunggulan ini terutama terlihat pada minimnya kesalahan “bit flip” yang umum terjadi pada sistem kubit silikon lainnya. Oleh karena itu, hanya kesalahan fase yang perlu diperbaiki, memungkinkan algoritma koreksi kesalahan menjadi lebih efisien.
Tantangan dan Solusi dalam Menaikkan Jumlah Qubit
Dalam dunia komputasi kuantum, peningkatan jumlah kubit selalu dihadapkan pada tantangan besar berupa koreksi kesalahan kuantum (Quantum Error Correction/QEC). Kubit sangat sensitif terhadap gangguan lingkungan, seperti fluktuasi suhu dan gelombang elektromagnetik, yang dapat menyebabkan hilangnya informasi kuantum.
SQC mengklaim bahwa pada arsitektur 14/15 mereka, durasi kohesi kubit nuklir sangat panjang dan kesalahan bit flip sangat minim. Simmons menjelaskan, “Kode koreksi kesalahan kami jauh lebih sederhana dan overhead-nya jauh berkurang.” Hal ini membuka potensi skala baru dalam sistem kuantum tanpa menambah kompleksitas koreksi kesalahan secara signifikan.
Menguji Fidelitas dengan Algoritma Grover
Fidelitas sistem kuantum diuji menggunakan algoritma Grover, yang menunjukkan keunggulan kuantum dalam pencarian data dibandingkan komputer klasik. Pada Februari, SQC melaporkan tingkat fidelitas 98,9% pada algoritma ini menggunakan arsitektur 14/15.
Pencapaian ini merupakan rekor tertinggi tanpa penerapan koreksi kesalahan tambahan. Keunggulan SQC ini menempatkan mereka di depan perusahaan besar seperti IBM dan Google, meskipun dengan jumlah kubit yang relatif lebih sedikit. Mereka berhasil menunjukkan efisiensi dan stabilitas tinggi yang menjadi kunci untuk memperbesar skala chip kuantum.
Potensi Skala dan Masa Depan Komputasi Kuantum
Sistem klaster kubit 11-unit dalam chip SQC secara teoretis dapat ditingkatkan hingga jutaan kubit. Namun, infrastruktur pendukung seperti pemrosesan dan kontrol kuantum masih menjadi hambatan utama dalam memperbesar skala.
Simmons menyatakan, “Saat kami memperbesar sistem, koreksi kesalahan tetap diperlukan, tetapi jumlah kubit yang dibutuhkan jauh lebih kecil, sehingga sistem fisik menjadi lebih efisien dan hemat energi.”
Keunikan arsitektur 14/15 ini membuktikan bahwa pendekatan berbasis atom dalam silikon bisa menjadi kunci untuk menghasilkan komputer kuantum yang lebih andal dan praktis. Ini membuka jalan baru menuju pembuatan perangkat kuantum dengan jutaan kubit yang dapat menunjang aplikasi komputasi masa depan.
Daftar Keunggulan Arsitektur 14/15 SQC
- Presisi atom fosfor dalam silikon dengan ukuran 0,13 nm.
- Fidelitas tinggi hingga 99,99% pada sistem kuantum dengan beberapa klaster.
- Koreksi kesalahan efisien karena rendahnya kesalahan bit flip.
- Potensi scaling ke jutaan kubit tanpa kompleksitas berlebihan.
- Pencapaian rekor di algoritma Grover tanpa perlu koreksi kesalahan tambahan.
Teknologi ini menegaskan bahwa masa depan komputasi kuantum bukan hanya soal kuantitas kubit, tetapi juga kualitas dan kestabilan arsitektur chip itu sendiri. SQC membuka babak baru yang menjanjikan dalam aplikasi kuantum yang lebih luas dan bertenaga.
