Chip Qubit 8-Foton yang inovatif Mempercepat Komputasi Kuantum
Peneliti Korea Selatan telah mengembangkan chip sirkuit kuantum fotonik inovatif yang menjanjikan untuk mempercepat perlombaan global dalam komputasi kuantum.
Chip ini, yang mampu mengendalikan hingga delapan foton, menandai lompatan maju yang signifikan dalam memanipulasi fenomena kuantum kompleks seperti keterikatan multipartit.
Terobosan dalam Pengembangan Sirkuit Kuantum Fotonik
Sebuah tim peneliti Korea Selatan telah mencapai tonggak sejarah besar dengan mengembangkan chip sirkuit kuantum terintegrasi yang menggunakan foton, atau partikel cahaya. Terobosan ini diharapkan dapat mendongkrak posisi mereka dalam penelitian komputasi kuantum global.
Lembaga Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi (ETRI) mengumumkan pembuatan chip sirkuit terpadu fotonik yang mampu mengendalikan delapan foton. Sistem inovatif ini memungkinkan para peneliti untuk menyelidiki fenomena kuantum yang kompleks, termasuk keterikatan multipartit, yang muncul dari interaksi antar foton.
Mencapai Tonggak Keterikatan Kuantum
Melalui penelitian ekstensif pada sirkuit kuantum silikon-fotonik, ETRI telah berhasil mendemonstrasikan keterikatan kuantum 2-qubit dan 4-qubit, mencapai rekor kinerja untuk chip fotonik silikon 4-qubit. Prestasi tersebut merupakan hasil kolaborasi dengan KAIST dan Universitas Trento di Italia, dan temuannya telah dipublikasikan di jurnal-jurnal terkemuka Penelitian Fotonik Dan Fotonik APL.
Sebagai kemajuan lebih lanjut, ETRI baru-baru ini mendemonstrasikan keterikatan 6-qubit menggunakan chip yang dirancang untuk mengontrol qubit 8-fotonik. Keterikatan 6-qubit mewakili pencapaian yang memecahkan rekor dalam keadaan kuantum berdasarkan chip silikon-fotonik.
Masa Depan yang Menjanjikan untuk Komputer Kuantum Fotonik
Sirkuit kuantum berdasarkan qubit fotonik adalah salah satu teknologi paling menjanjikan yang saat ini sedang diteliti secara aktif untuk membangun komputer kuantum universal. Beberapa qubit fotonik dapat diintegrasikan ke dalam chip silikon kecil sekecil kuku, dan sejumlah besar chip kecil ini dapat dihubungkan melalui serat optik untuk membentuk jaringan qubit yang luas, memungkinkan terwujudnya komputer kuantum universal. Komputer kuantum fotonik menawarkan keunggulan dalam hal skalabilitas melalui jaringan optik, pengoperasian pada suhu ruangan, dan konsumsi energi yang rendah.
Qubit fotonik dapat dikodekan menggunakan sepasang jalur propagasi a fotondengan satu jalur ditetapkan sebagai 0 dan jalur lainnya sebagai 1. Untuk rangkaian 4-qubit, diperlukan 8 jalur propagasi, dan untuk 8 qubit, diperlukan 16 jalur. Keadaan kuantum dapat dimanipulasi pada chip fotonik, yang mencakup sumber foton, filter optik, dan sakelar optik linier, dan akhirnya diukur menggunakan detektor foton tunggal yang sangat sensitif.
Chip 8-qubit mencakup 8 sumber fotonik dan sekitar 40 sakelar optik yang mengontrol jalur propagasi foton. Sekitar setengah dari 40 sakelar ini secara khusus digunakan sebagai gerbang kuantum optik linier. Penyiapan ini memberikan kerangka dasar untuk komputer kuantum dengan mengukur keadaan kuantum akhir menggunakan detektor foton tunggal.
Tim peneliti mengukur efek Hong-Ou-Mandel, sebuah fenomena kuantum menarik di mana dua foton berbeda yang masuk dari arah berbeda dapat berinterferensi dan bergerak bersama di jalur yang sama. Dalam eksperimen kuantum penting lainnya, mereka mendemonstrasikan keadaan terjerat 4-qubit pada sirkuit terpadu 4-qubit (5mm x 5mm). Baru-baru ini, mereka telah memperluas penelitiannya menjadi 8 percobaan foton menggunakan sirkuit terintegrasi 8-qubit (10mm x 5mm). Para peneliti berencana untuk membuat chip 16-qubit pada tahun ini, diikuti dengan peningkatan hingga 32-qubit sebagai bagian dari penelitian berkelanjutan mereka terhadap komputasi kuantum.
Perkembangan dan Tujuan Perangkat Keras Quantum
Yoon Chun-Ju, Asisten Wakil Presiden Divisi Penelitian Kuantum ETRI, mengatakan, “Kami berencana untuk memajukan teknologi perangkat keras kuantum kami untuk berbasis cloud komputasi kuantum melayani. Tujuan utama kami adalah mengembangkan sistem skala laboratorium untuk memperkuat kemampuan penelitian kami dalam komputasi kuantum.”
Lee Jong-Moo dari Bagian Penelitian Komputasi Kuantum ETRI, yang memimpin pencapaian ini, menyatakan, “Penelitian untuk implementasi praktis komputer kuantum sangat aktif di seluruh dunia. Namun, penelitian jangka panjang yang ekstensif masih diperlukan untuk mewujudkan komputasi kuantum praktis, terutama untuk mengatasi kesalahan komputasi yang disebabkan oleh noise dalam proses kuantum.”
Referensi: “Pembuatan dan manipulasi status kuantum dalam sistem empat qubit silikon-fotonik yang dapat diprogram dengan ketelitian dan kemurnian tinggi” oleh Jong-Moo Lee, Jiho Park, Jeongho Bang, Young-Ik Sohn, Alessio Baldazzi, Matteo Sanna, Stefano Azzini dan Lorenzo Pavesi, 16 Juli 2024, Fotonik APL.
DOI: 10.1063/5.0207714
Penelitian chip kuantum fotonik silikon telah dilakukan sebagai bagian dari Proyek Penelitian Konsep Baru internal ETRI, “Eksplorasi Komputer Kuantum Berbasis Fotonik Silikon,” dan didukung oleh National Research Foundation of Korea sebagai bagian dari Proyek Pengembangan Komputasi Kuantum mereka. .
