Komputer kuantum memiliki potensi besar untuk memecahkan masalah kompleks yang bahkan menghambat komputer klasik paling canggih sekalipun. Mereka memanfaatkan bit kuantum (qubit) — analog dengan 0 dan 1 dalam komputasi klasik, namun dengan fleksibilitas yang jauh lebih besar — untuk memproses informasi secara eksponensial lebih cepat. Namun, membangun komputer kuantum yang benar-benar berfungsi memerlukan sejumlah besar qubit yang stabil dan dapat dikontrol.
Di sinilah penelitian mengenai titik kuantum berperan. Struktur nano ini memiliki sifat unik yang menjadikannya kandidat ideal untuk qubit. Terobosan terbaru berfokus pada pembuatan dan pengendalian beberapa titik kuantum secara bersamaan, karena hal ini membuka pintu untuk mempelajari interaksi kuantum kompleks yang penting untuk komputasi tingkat lanjut.
Kemenangan Tiga Kali Lipat dalam Seng Oksida
Para ilmuwan di Advanced Institute for Materials Research (WPI-AIMR) Universitas Tohoku telah mencapai tonggak sejarah yang signifikan dengan berhasil menciptakan dan mengendalikan secara elektrik tiga titik kuantum dalam seng oksida (ZnO). Pencapaian ini, yang dirinci dalam Laporan Ilmiah, menandai kemajuan besar karena meskipun titik kuantum tunggal dan ganda di ZnO telah dibuktikan sebelumnya, memanipulasi tiga atau lebih titik yang saling berhubungan masih merupakan tantangan berat.
Daya tarik ZnO tidak hanya terletak pada kesesuaiannya untuk fabrikasi titik kuantum tetapi juga pada sifat bawaannya. ZnO adalah semikonduktor yang terkenal dengan korelasi elektronnya yang kuat dan koherensi putaran yang baik — karakteristik penting untuk operasi qubit yang andal.
Mengungkap Fenomena Kuantum
Di luar kendali, para peneliti mengamati fenomena menarik yang dikenal sebagai efek quantum cell automata (QCA) dalam sistem triple quantum dot mereka. Efek ini, yang hanya terjadi pada sistem dengan tiga atau lebih titik kuantum berpasangan, menggarisbawahi munculnya perilaku baru ketika beberapa qubit berinteraksi. Dalam hal ini, konfigurasi muatan dalam satu titik kuantum secara langsung mempengaruhi titik-titik tetangganya melalui kopling elektrostatik, memicu pergerakan dua elektron yang tersinkronisasi. “Efek domino” ini memiliki implikasi signifikan terhadap pengembangan operasi logika kuantum berdaya rendah, yang merupakan landasan dasar komputasi kuantum.
Jalan Menuju Komputasi Kuantum yang Skalabel
Temuan ini mewakili langkah penting menuju realisasi komputer kuantum praktis. ZnO, yang sudah familiar dalam aplikasi sehari-hari seperti tabir surya dan perangkat elektronik transparan, kini menjadi pusat perhatian sebagai platform potensial untuk membangun sistem kuantum yang stabil dan terukur. Penelitian lebih lanjut akan fokus pada pengendalian interaksi kuantum ini secara tepat dalam kerangka ZnO untuk memungkinkan operasi qubit yang koheren – yang pada dasarnya mengajarkan qubit untuk “berbicara” satu sama lain dan melakukan komputasi.
Jika para peneliti berhasil dalam upaya ini, komputer kuantum dapat merevolusi bidang seperti desain material, penemuan obat, dan kriptografi dengan mengatasi permasalahan yang saat ini sulit diselesaikan bahkan untuk mesin klasik kita yang paling canggih sekalipun.
