Sangkar Cahaya Dapat Memecahkan Masalah Memori Komputasi Kuantum

Hambatan Utama: Mengapa Komputasi Kuantum Membutuhkan Memori Baru

Agar komputer kuantum dapat mulai digunakan, jika tidak secara rutin, setidaknya secara andal, komputer tersebut perlu mereplikasi sebagian besar fungsi yang dilakukan oleh semikonduktor silikon dengan komponen yang kompatibel dengan kuantum: tidak hanya perhitungan (prosesor/chip), tetapi juga jaringan dan memori.

Jaringan komputer terus berkembang. Kita telah menyaksikan peluncuran QNodeOS, sebuah sistem operasi. didedikasikan untuk jaringan kuantum, bersama chip fotonik yang dapat diproduksi secara massal, penguat nanofotonik erbium, dan teleportasi kuantum menggunakan jaringan serat optik tradisional.

Namun, ingatan itu lebih sulit untuk diingat, meskipun gelombang suara mungkin memberikan semacam solusi hibrida terhadap isu stabilitas.

Kesulitan ini muncul karena qubit sangat tidak stabil, membutuhkan material superkonduktor, isolasi total dari gangguan lingkungan, dan suhu ultra-dingin.

Jaringan dapat membantu mengurangi kekurangan memori dengan meneruskan informasi ke qubit fisik lain dalam sebuah klaster, tetapi opsi ini hanya dapat membantu sampai batas tertentu. Pada titik tertentu, perhitungan kompleks akan membutuhkan sistem memori yang tahan lama (menurut standar kuantum) yang mampu menyimpan data kuantum dengan andal.

Inilah yang tampaknya telah dicapai oleh para peneliti di Jerman, tepatnya di Humboldt-Universität zu Berlin, Universitas Stuttgart, dan Institut Teknologi Fotonik Leibniz.

Mereka menciptakan "sangkar cahaya" nanoskopik yang mampu menyimpan data kuantum untuk jangka waktu yang belum pernah terjadi sebelumnya. Mereka mempublikasikan temuan mereka di jurnal ilmiah Light: Science & Applications.¹, dengan judul “Penyimpanan cahaya dalam sangkar cahaya: platform yang dapat diskalakan untuk memori kuantum multipleks.".

Apakah yang dimaksud dengan “Sangkar Cahaya” Nanoskopis?

Memori kuantum merujuk pada komponen yang mampu menyimpan dan mempertahankan informasi kuantum (qubit) secara utuh.

Dalam praktiknya, ini berfungsi seperti RAM: bukan untuk penyimpanan data jangka panjang, tetapi untuk menjaga agar data tetap dapat diakses untuk langkah selanjutnya dalam proses perhitungan.

Hal ini memerlukan tiga langkah berurutan:

1. Menangkap keadaan kuantum.
2. Menyimpan keadaan ini dalam format yang lebih stabil daripada qubit volatil.
3. Mengambil data untuk diproses lebih lanjut.

Cara Kerja Sangkar Cahaya yang Dicetak 3D

Landasan dari karya para peneliti Jerman ini adalah "sangkar cahaya". Struktur nanoskopik ini dirancang untuk menahan cahaya tanpa kehilangan karakteristik kuantumnya.

Sumber: Cahaya

Dalam kasus khusus ini, mereka menggunakan pandu gelombang berongga yang diisi dengan uap atom dari atom sesium.

Struktur-struktur itu sendiri dibangun menggunakan teknologi nanoprinting, khususnya litografi polimerisasi dua foton dengan sistem pencetakan 3D komersial.

Untuk memastikan stabilitas jangka panjang dalam lingkungan sesium reaktif, struktur tersebut dilapisi dengan lapisan pelindung, yang menunjukkan daya tahan luar biasa tanpa degradasi yang diamati bahkan setelah lima tahun beroperasi.

Sumber: Cahaya

Keunggulan Dibandingkan Memori Kuantum Tradisional

Desain ini menawarkan keunggulan unik dibandingkan upaya sebelumnya.

Pertama, struktur hasil pencetakan nano ini memungkinkan difusi atom sesium yang cepat. Hal ini mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk mengisi inti dengan uap atom dari berbulan-bulan menjadi hanya beberapa hari, sambil tetap mempertahankan pengurungan medan optik yang sangat baik.

Kedua, desain ini memungkinkan akses unik dari samping ke wilayah inti, sehingga memudahkan pengambilan data kuantum saat dibutuhkan.

“Kami menciptakan struktur pemandu yang memungkinkan difusi cepat gas dan cairan di dalam intinya, dengan fleksibilitas dan kemampuan reproduksi yang disediakan oleh proses pencetakan nano 3D.

Hal ini memungkinkan skalabilitas sejati dari platform ini, tidak hanya untuk fabrikasi pandu gelombang intra-chip tetapi juga antar-chip, untuk menghasilkan banyak chip dengan kinerja yang sama.”

Skalabilitas ini membuatnya jauh lebih mudah untuk mencapai tahap komersial industri. Hal ini memungkinkan beberapa sangkar cahaya pada chip yang sama, meningkatkan potensi total memori prosesor kuantum. Variasi dalam satu chip dijaga di bawah 2 nanometer, sementara perbedaan antar chip tetap di bawah 15 nanometer.

Karena perbedaan kinerja penyimpanan antara sangkar lampu yang berbeda minimal dan konsisten, desain ini menghasilkan ekspektasi yang dapat diandalkan bagi para insinyur.

Geser untuk menggulir →

Pergeseran besar lainnya dibandingkan dengan sebagian besar teknologi komputasi kuantum adalah bahwa memori sangkar cahaya beroperasi sedikit di atas suhu ruangan dan tidak memerlukan pendinginan kriogenik. Hal ini membuatnya tidak hanya lebih andal, tetapi juga jauh lebih ekonomis.

Berapa Lama Sangkar Cahaya Dapat Menyimpan Data?

Sangkar cahaya memungkinkan konversi pulsa cahaya terpandu menjadi eksitasi atom kolektif dengan sangat efisien. Laser kontrol optik kemudian dapat melepaskan cahaya sesuai permintaan, mengambil data untuk perhitungan kuantum lebih lanjut.

Tim peneliti berhasil menyimpan pulsa cahaya teredam yang hanya mengandung beberapa foton selama beberapa ratus nanodetik.

Sumber: Cahaya

Meskipun jangka waktu ini mungkin tampak singkat, dalam konteks jaringan kuantum dan memori fotonik, ini mewakili durasi penyimpanan yang luar biasa panjang dan stabil, terutama untuk sistem yang kompatibel dengan suhu ruangan.

Meningkatkan Skalabilitas Jaringan Kuantum dengan Memori Optik

Meskipun jaringan sejauh ini telah membantu mengimbangi kekurangan memori, memori yang andal justru dapat membantu menciptakan jaringan yang lebih kompleks.

Dengan menciptakan penyimpanan yang andal, memori kuantum dapat berfungsi sebagai node pengulang, meningkatkan keandalan dan jangkauan jaringan kuantum secara signifikan. Ini merupakan langkah besar menuju penggabungan beberapa chip kuantum dalam satu superkomputer, serta menghubungkan komputer kuantum yang secara fisik berjauhan.

Kesimpulan

Komputasi kuantum telah mengalami kemajuan besar dalam beberapa tahun terakhir, dengan pengembangan jaringan dan chip kuantum yang lebih besar dan dapat diskalakan. Namun, yang masih kurang untuk mewujudkan komputer kuantum yang lengkap atau jaringan kuantum skala besar adalah komponen memori yang andal.

Pemanfaatan sangkar cahaya yang telah disempurnakan ini mungkin menjadi kunci untuk mempercepat pengembangan komputasi kuantum, berkat proses pembuatannya yang murah dan andal.

Langkah selanjutnya kemungkinan besar adalah pengujian praktis dengan chip kuantum yang sudah ada dan optimalisasi proses manufaktur untuk diintegrasikan ke dalam praktik standar pabrik semikonduktor.

Berinvestasi dalam Komputasi Kuantum

Honeywell / Quantinuum (HON)

Quantinuum merupakan hasil penggabungan Honeywell Quantum Solutions dan Cambridge Quantum.

Honeywell tetap menjadi pemegang saham mayoritas perusahaan (kemungkinan kepemilikan 52%). setelah putaran penggalangan dana yang nilainya mencapai $10 miliarPendiri Ilyas Khan dilaporkan memiliki sekitar 20% saham perusahaan. Pemegang saham lainnya termasuk JSR Corporation, Mitsui, Amgen, IBM, dan JP Morgan.

Potensi IPO Quantinuum, mungkin sebagai bagian dari restrukturisasi perusahaan yang lebih besar, Para analis memperkirakan nilainya mencapai $20 miliar. dan mungkin terjadi antara tahun 2026 dan 2027.

Komputasi kuantum bukanlah bagian utama dari bisnis Honeywell, yang lebih berpusat pada produk-produk di bidang kedirgantaraan, otomatisasi, dan bahan kimia & material khusus.

Namun, masing-masing domain ini mungkin mendapat manfaat dari komputasi kuantum, khususnya kimia komputasi dan keamanan siber kuantum, yang berpotensi memberi Honeywell keunggulan dibandingkan pesaingnya.

Model utama perusahaan saat ini adalah Helios, penerus H2, dan "komputer kuantum paling akurat di dunia"Ia memiliki 98 qubit fisik yang terhubung sepenuhnya, sebuah rekor baru, dengan fidelitas gerbang qubit tunggal sebesar 99.9975% dan fidelitas gerbang dua qubit sebesar 99.921% di seluruh pasangan qubit.

Kami juga memanfaatkan Helios untuk melakukan simulasi skala besar di superkonduktivitas suhu tinggi dan magnetisme kuantum—keduanya memiliki jalur yang jelas menuju aplikasi industri di dunia nyata.

Perusahaan tersebut telah mengejar komputasi berkualitas tinggi dengan kesalahan yang sangat kecil, alih-alih hanya menambahkan sebanyak mungkin qubit, sehingga menciptakan apa yang disebut "komputasi kuantum yang toleran terhadap kesalahan".

Pendekatan ini diberi label oleh perusahaan “Qubit yang lebih baik, hasil yang lebih baik”, dengan jumlah qubit yang sama menghasilkan hasil yang 100-1,000 kali lebih andal.

Sumber: kuantum

Hal ini dapat membuat perbedaan yang signifikan dalam kriptografi tahan kuantum yang sangat dibutuhkan. Perusahaan pertahanan Thales (HO.PA -0.96%) adalah sudah berkolaborasi dengan Quantinuum, seperti juga bank internasional seperti HSBC dan JP Morgan.

Quantinuum juga menawarkan kimia komputasi kuantum miliknya Di Quanto, dapat digunakan untuk aplikasi farmasi, ilmu material, kimia, energi, dan kedirgantaraan.

Seperti banyak perusahaan komputasi kuantum lainnya, Quantinuum menawarkan Helios sebagai "perangkat keras sebagai layanan", yang memungkinkan pengguna memperoleh manfaat dari komputasi kuantum tanpa harus menangani kerumitan pengoperasian sistem itu sendiri.

Quantinuum menandatangani kemitraan dengan Infineon Jerman pada bulan November 2024, produsen semikonduktor terbesar di Eropa. Infineon akan menghadirkan teknologi fotonik dan elektronik kontrol terintegrasinya untuk membantu menciptakan komputer kuantum ion terperangkap generasi berikutnya.

Seiring dengan semakin dekatnya penerapan fotonik terintegrasi ke dalam praktik nyata, kini jelas betapa pentingnya kemitraan ini bagi masa depan Quantinuum. Pada titik ini, tampaknya langkah selanjutnya bagi perusahaan adalah merilis chip fotonik-kuantum pertama di dunia yang berfokus pada AI.

Dalam beberapa bulan mendatang, Quantinuum akan berbagi hasil dari kolaborasi yang sedang berlangsung, memamerkan potensi terobosan dari kemajuan berbasis kuantum dalam AI Generatif.

Kemampuan Gen QAI yang inovatif akan meningkatkan dan mempercepat penggunaan Metallic Organic Frameworks untuk pengiriman obat, membuka jalan bagi pilihan perawatan yang lebih efisien dan personal, dengan rincian yang akan diungkapkan saat peluncuran Helios.

Quantinuum Mengumumkan Terobosan AI Kuantum Generatif dengan Potensi Komersial yang Besar

Semakin banyak kasus penggunaan yang berkelanjutan dapat secara signifikan meningkatkan nilai perusahaan di masa depan, dan karenanya, kepemilikan saham Honeywell di perusahaan tersebut.

AI Kuantum Generatif: Membuka Potensi Penuh AI

(Anda dapat membaca lebih lanjut tentang sisa kegiatan industri Honeywell dalam bidang otomasi, kedirgantaraan, dan material canggih dalam laporan yang didedikasikan untuk perusahaan tersebut.)

Berita dan Perkembangan Saham Honeywell (HON) Terbaru

Studi Referensi

^{1. Gómez-López, E., Ritter, D., Kim, J. et al. Penyimpanan cahaya dalam sangkar cahaya: platform yang dapat diskalakan untuk memori kuantum multipleks. Aplikasi Sains Ringan 15, 13 (2026). https://doi.org/10.1038/s41377-025-02085-5}