Chip Kaca Adalah Masa Depan Komputer Kuantum, Ini Penjelasannya

JAKARTA - IonQ yang berbasis di Maryland telah meluncurkan jenis chip baru dalam upayanya untuk meningkatkan jenis teknologi komputer kuantumnya. Komputernya menghitung menggunakan keadaan kuantum ion yang terperangkap secara elektromagnetik di ruang dekat sebuah chip.

Perangkap sebelumnya dibuat menggunakan proses pembuatan chip silikon, tetapi perusahaan sekarang telah beralih ke teknologi perangkap kaca yang diuapkan sebagai cara membangun fitur skala mikrometer dalam kaca silika leburan yang sering digunakan untuk membuat chip mikofluida.

Teknologi perangkap sebelumnya, kata perusahaan, tidak dapat mendukung arsitektur kuantum baru IonQ, yang didasarkan pada beberapa rantai qubit berbasis ion. Pada akhirnya, para eksekutif IonQ mengatakan, rantai ion chip kaca yang dapat dikonfigurasi ulang akan memungkinkan komputer dengan qubit nomor itu dalam tiga digit.

"Tujuan dari perangkap ion adalah untuk memindahkan ion di sekitar dengan presisi, menahan mereka di lingkungan, dan keluar dari jalan operasi kuantum," jelas Jason Amini, yang memimpin tim perangkap kaca menguap di IonQ, kepada spectrum.com.

Menurut Amini, Kaca 3D dan struktur logam yang dibuat tim Amini melakukan ketiganya lebih baik daripada chip sebelumnya. Medan listrik yang menyimpang dari muatan pada chip berbasis silikon dapat mengacaukan keadaan kuantum halus ion, mengurangi ketepatan perhitungan kuantum.

“Tetapi desain kaca yang menguap mampu menyembunyikan bahan apa pun yang dapat menahan muatan," katanya. Efeknya adalah jebakan yang lebih stabil yang menghitung lebih baik.

Keuntungan lain, kata Amini, adalah bahwa jebakan dapat dibentuk untuk "menyingkirkan" operasi kuantum. Dalam komputer perangkap ion, keadaan kuantum ion dimanipulasi dengan menembakkannya dengan laser.

"Kami harus membawa banyak sinar laser ke permukaan," kata Amini. Chip kaca "dibentuk untuk memungkinkan laser masuk dan mengatasi perangkat."

IonQ sebelumnya memiliki perangkap ion silikon yang dibangun di Sandia National Laboratory di New Mexico. Tetapi IonQ menginginkan lebih banyak kontrol atas teknologi dan kemampuan untuk mengulangi desain lebih cepat, kata CEO Peter Chapman.

Dengan perangkap ion kaca yang menguap di tangan, IonQ melanjutkan dengan demonstrasi skema komputasi kuantum baru mereka, yang oleh Chapman disebut sebagai "arsitektur kuantum multicore yang dapat dikonfigurasi ulang" pertama di industri, atau RMQA. Tapi jangan mencari terlalu banyak paralel antara array gerbang yang dapat diprogram lapangan dan CPU multicore.

Dalam demonstrasi IonQ ini bekerja seperti ini: Perangkap memegang empat rantai terpisah dari 16 ion dalam satu garis. Setiap rantai dapat dipindahkan ke posisinya untuk dimanipulasi oleh laser, mengubah keadaan kuantumnya atau menjerat kelompok ion sehingga keadaan kuantumnya terhubung.

"Setiap rantai, dengan sendirinya, adalah komputer kuantum," kata Chapman. Selain itu, dua rantai dapat disatukan untuk membentuk inti yang memungkinkan qubit terjerat di seluruh rantai (bagian konfigurasi ulang) hingga akhirnya semua qubit dapat dihubungkan untuk melakukan operasi kuantum yang besar dan kompleks.

Itu tidak sempurna, tentu saja. Dari 16 ion, teknologi ini menghasilkan 12 qubit, Chapman menjelaskan. Empat lainnya adalah ion "pendingin" yang mengoreksi ketidaksempurnaan selama pengangkutan ion.

Jadi demonstrasi terbaru IonQ menghasilkan 48 qubit. Tapi itu mudah diperluas dengan memperpanjang perangkap. Dan, karena ini adalah komputasi kuantum, sedikit ekspansi berjalan jauh, menambahkan lebih banyak kemampuan secara substansial dengan setiap qubit yang ditambahkan.

"Arsitektur memungkinkan Anda untuk dengan mudah memperluas ke ratusan qubit pada satu chip," kata Chapman.

Lompatan besar berikutnya akan datang dari interkoneksi fotonik yang dikembangkan IonQ untuk menghubungkan qubit pada satu chip dengan chip lainnya. "Begitu Anda melakukan keterikatan, jarak tidak lagi penting," kata Chapman. "Apakah itu beberapa rantai pada sebuah chip atau satu chip ke chip lainnya, semuanya bertindak seolah-olah itu adalah satu komputer kuantum besar."