Bayangkan masa depan di mana komputer kuantum Anda bukanlah sebuah chip tunggal yang rapuh. Ini adalah jaringan modul. Terpisah secara fisik. Namun berperilaku sebagai satu mesin yang koheren.
Selama dua dekade, fisikawan mengetahui bahwa secara teoritis hal ini mungkin terjadi. Mereka tidak dapat membuktikannya tanpa kontrol yang aktif dan berantakan.
Itu berubah baru-baru ini.
Para peneliti di Institut Sains dan Teknologi Austria (ISTA) telah mengkonfirmasi prediksi dari tahun 2006. Mereka mendemonstrasikan keterikatan kuantum terdistribusi secara otonom. Tidak ada pengukuran berulang. Tidak ada pasca-seleksi yang aktif. Hanya “mandi kuantum” yang membuat qubit tetap terhubung.
Ini adalah masalah besar bagi jaringan kuantum.
Bagaimana Quantum Bath Menggantikan Kontrol Aktif
Metode tradisional untuk menjerat qubit yang jauh sangat melelahkan.
Anda biasanya memiliki dua pilihan. Kirim foton terkontrol dari A ke B. Atau minta keduanya memancarkan foton, lalu cocokkan. Pendekatan terakhir memenangkan Hadiah Nobel 2022. Itu elegan. Itu juga tidak bisa diandalkan. Itu tergantung pada kebetulan. Ini sering kali gagal. Anda harus menyaring kebisingan untuk menemukan sinyal.
Alejandro Andrés-Juanes dan Profesor Johannes Fink di ISTA mengambil jalan yang berbeda.
Mereka membangun pemandian kuantum.
Anggap saja sebagai lingkungan. Sumber partikel cahaya yang berkorelasi mengarahkan energi ke dua qubit yang terpisah. Kamar mandi melakukan tugasnya. Ini memaksa qubit disinkronkan secara otomatis.
“Dengan menstabilkan keadaan yang terjerat dari jarak jauh, pendekatan kami sepenuhnya otonom dan tidak memerlukan aktivitas atau pengukuran.”
Ini menyelesaikan ketidakcocokan tertentu.
Alam menyukai keterikatan variabel yang berkelanjutan. Mengalir dengan lancar. Seperti posisi pendulum. Mudah dibuat.
Sebagian besar komputer kuantum memerlukan keterikatan variabel diskrit. Biner. Semua atau tidak sama sekali. Sulit untuk menghasilkan secara langsung.
Tim ISTA menggunakan bak tersebut untuk mengubah kontinu menjadi diskrit. Mereka menjembatani kesenjangan antara apa yang mudah diproduksi dan apa yang berguna secara praktis.
Mengapa Keterikatan Lebih Lama dari Qubit
Inilah keunggulan intinya.
Dalam sistem standar, keterikatan terjadi dengan cepat. Ia mati ketika qubit terurai. Anda harus bertindak cepat. Jika Anda melewatkan jendela. Koneksi terputus.
Pemandian kuantum mengubah aturan.
Lingkungan itu sendiri menjadi sumber stabilitas. Aliran foton gelombang mikro yang berkelanjutan mempertahankan status bersama.
Ini menciptakan keadaan dasar yang baru.
Keadaan terjerat bertahan lebih lama dari masa hidup alami masing-masing qubit. Itu tetap tersedia. Selalu siap. Hal ini secara konseptual penting. Anda tidak terburu-buru. Anda mengakses sumber daya saat Anda membutuhkannya.
Andrés-Juanes mencatat bahwa metode ini dapat diperluas. Ini tidak terbatas pada dua qubit. Anda dapat menyinkronkan beberapa prosesor yang jauh.
Dimana Hal Ini Sesuai dengan Lanskap Quantum
Eksperimen ini menggunakan qubit superkonduktor. Ini adalah tempat kerja perusahaan seperti IBM dan Google.
Pemandian dikomunikasikan melalui foton gelombang mikro. Energi rendah. Kontrol yang tepat.
Tapi ada tujuan yang lebih luas.
Kelompok Fink juga mengamati foton optik. Ini perjalanan melalui kabel serat optik. Mereka membawa informasi kuantum jarak jauh. Foton gelombang mikro menangani pemrosesan lokal. Foton optik menangani koneksi jarak jauh.
Prototipe ISTA merupakan langkah menuju sistem hybrid. Stabilitas lokal bertemu dengan konektivitas global.
Keterbatasan Mana yang Masih Ada?
Jangan terlalu bersemangat.
Metode ini berhasil. Itu adalah bukti konsep.
Tapi itu belum efisien.
Saat ini, sistem hanya mentransfer sekitar 10% dari keterikatan yang tersedia pada bak mandi. Metode pengendalian aktif lebih cepat. Pendekatan ini lebih tepat untuk jangka pendek.
Mengapa perlu waktu 20 tahun?
Teori awal mengasumsikan kondisi ideal. Laboratorium sebenarnya berantakan. Fink menjelaskan bahwa ilmuwan sebelumnya tidak dapat merancang rendaman kuantum yang berfungsi karena gangguan eksperimental. Mereka melewatkan faktor-faktor yang menghalangi kerja korelasi sumber tunggal.
Tim ISTA memverifikasi hasilnya menggunakan quantum tomography. Mereka merekonstruksi keadaan dari pengukuran yang hanya berlangsung selama 20–80 nanodetik. Sepermiliar detik adalah waktu yang lama dalam fisika kuantum. Mereka menangkap negara bagian itu sebelum runtuh.
“Qubit bisa saja berada pada posisi super, namun semua status ini runtuh ketika kita mengukurnya dan menyisakan status 0 atau 1.”
Jadi.
Apakah sudah siap untuk laptop Anda? Tidak.
Apakah ini landasan bagi jaringan kuantum yang toleran terhadap kesalahan? Mungkin.
Kamar mandi membuat koneksi tetap hidup. Itu menunggu. Itu tidak memaksa. Dan untuk komputasi kuantum terdistribusi, kesabaran mungkin merupakan fitur yang paling penting.
