Komputasi
Masa Depan Komunikasi Kuantum: Penjelasan Teleportasi Foton Tunggal
Tambahkan Securities.io ke sumber pilihan Anda di Google
Apa Itu Teleportasi Kuantum dan Bagaimana Cara Kerjanya?
Meskipun terdengar seperti konsep fantasi dari film fiksi ilmiah, teleportasi kuantum sebenarnya merupakan fenomena nyata yang telah dipelajari selama beberapa dekade.
Hal ini terjadi ketika 2 partikel berbeda “dipasangkan/diikat” bersama, sesuatu yang disebut keterikatan kuantum.
Dalam kasus ini, ketika dua partikel terhubung, terlepas dari jarak di antara mereka, mereka menukar informasi melalui jarak yang sangat jauh, tanpa secara fisik membawanya. Dalam beberapa kasus, tampaknya pertukaran informasi terjadi lebih cepat daripada kecepatan cahaya, sesuatu yang secara teoretis mustahil.
Bagaimana cara kerjanya dan apa artinya bagi aspek fundamental realitas kita masih diperdebatkan secara intens oleh fisikawan kuantum. Namun, kami tahu ini adalah efek kuantum yang sangat nyata dan dapat diukur, yang dapat memungkinkan komunikasi yang sepenuhnya aman dan instan.
Keadaan Saat Ini Teknologi Teleportasi Kuantum
Terobosan yang Memungkinkan Transfer Data Kuantum Praktis
Kemajuan terbaru telah dibuat untuk memanfaatkan keterikatan kuantum dan teleportasi menjadi cara praktis untuk mentransfer data.
Satu kemajuan adalah penemuan bahwa jaringan serat optik biasa dapat digunakan untuk tugas ini, bahkan ketika dicampur dengan lalu lintas Internet reguler. the discovery that an ordinary optical fiber network could be used for the task, even when mixed with regular Internet traffic. This opens the possibility of practical quantum telecommunication without having to build a dedicated parallel network to the normal one currently used.
Kemajuan lain adalah kemungkinan menghubungkan komputer kuantum bersama-sama. Oxford researchers used optical fibers to connect together qubits and get them entangled, using photons (light particles). It could open the way for modular quantum computers, with each subunit connected together.
Keterbatasan dan Tantangan Teleportasi Kuantum
Sebagian besar perangkat teleportasi kuantum yang saat ini dipertimbangkan adalah tipe “linear”, di mana foton ditransfer secara langsung dari titik A ke Titik B.
Hal ini sering menjadi masalah, karena tipe transfer foton ini secara inheren menambahkan noise ke sinyal, berpotensi menyebabkan kegagalan telekomunikasi, atau setidaknya menjadi kurang efisien.
Masalah lain adalah bahwa sebagian besar sumber foton tidak akan menghasilkan sepasang foton tunggal, sehingga sulit menentukan keterikatan.
Bagaimana Optik Nonlinier Dapat Mengubah Komunikasi Kuantum
Sebuah tim peneliti di University of Illinois mungkin telah menciptakan sumber foton baru yang secara radikal meningkatkan kinerja komunikasi berbasis teleportasi kuantum.
Mereka mempublikasikan hasil mereka di Physical Review Letters1, dengan judul “Faithful Quantum Teleportation via a Nanophotonic Nonlinear Bell State Analyzer”.
Ide utama adalah bahwa teknik ini membantu mengurangi masalah emisi foton ganda, menjadikan teknik ini lebih dapat diandalkan berkat prinsip dasar optik nonlinier.
Memahami Optik Nonlinier dalam Teknologi Kuantum
Optik linear adalah ilmu optik biasa yang diajarkan di sekolah, di mana cahaya berinteraksi langsung dengan prisma misalnya.
Dalam optik nonlinier, reaksi medium tempat cahaya melewati tergantung pada panjang gelombang, intensitas, arah, dan polarisasi cahaya.
“Noise multiphoton terjadi pada semua sumber keterikatan yang realistis, dan itu merupakan masalah serius bagi jaringan kuantum.
Daya tarik optik nonlinier adalah bahwa ia dapat mengurangi efek noise multiphoton berkat fisika dasarnya, membuatnya memungkinkan untuk bekerja dengan sumber keterikatan yang tidak sempurna.
Komponen optik nonlinier menyebabkan foton dengan frekuensi berbeda bergabung dan menghasilkan foton baru pada frekuensi baru. Dalam kasus khusus ini, “sum frequency generation” (SFG) digunakan.
Sumber: EKSPLA
Penggabungan Foton melalui Sum Frequency Generation (SFG)
Berkat penggabungan foton yang terjadi selama SFG, hanya frekuensi foton spesifik ini yang dapat digunakan, secara signifikan mengurangi noise dari foton ganda yang terjadi jika menggunakan optik linear.
Sumber: SciTechDaily
Ini bukan ide baru, tetapi masalahnya sejauh ini adalah bahwa membuat SFG terjadi sangat sulit sehingga tidak pernah ada cukup foton untuk menjadi cara praktis mentransfer informasi.
“Para peneliti telah mengetahui hal ini sejak lama, tetapi belum dieksplorasi sepenuhnya karena probabilitas rendah keberhasilan SFG.
Di masa lalu, pencapaian terbaik adalah 1 dalam 100 juta. Pencapaian kami adalah meningkatkan efisiensi konversi sebesar faktor 10.000 menjadi 1 dalam 10.000 dengan platform nanofotonik.
Material Baru yang Membuat Optik Kuantum Nonlinier Layak
Peningkatan efisiensi sebesar 10.000 kali ini secara tiba-tiba menjadikan optik nonlinier pilihan yang layak untuk menghasilkan foton yang akan digunakan mentransfer data melalui pengukuran keterikatannya.
Hal ini dicapai berkat material indium-gallium-fosforil yang dikembangkan oleh para peneliti.
“Sistem nonlinier kami mentransmisikan informasi kuantum dengan fidelitas 94%, dibandingkan batas teoretis 33% pada sistem yang menggunakan komponen optik linear,”
Apa Selanjutnya untuk Teleportasi Kuantum dan Jaringan?
Saat ini ini masih merupakan kemajuan yang sangat teoretis, dalam arti bahwa hal ini sepenuhnya mengubah cara peneliti harus membangun sistem telekomunikasi kuantum di masa depan, karena saat ini semua protokol jaringan kuantum (termasuk teleportasi kuantum dan pertukaran keterikatan) menggunakan desain optik linear.
Jika digabungkan dengan kemajuan dalam mentransfer foton terikat di jaringan serat optik reguler, hal ini dapat secara radikal mengubah keandalan dan efisiensi metode telekomunikasi ini, membawa komputer kuantum yang terhubung jauh lebih dekat daripada yang sebelumnya dianggap mungkin.
Berinvestasi dalam Komputasi Kuantum Trapped-Ion
Seiring kemajuan komunikasi kuantum ini menjadi semakin layak, perusahaan seperti IonQ (IONQ ) menyiapkan diri untuk mengkomersialkan teknologi tersebut.
IonQ adalah perusahaan komputasi kuantum yang menggunakan teknologi trapped-ion, didirikan oleh ilmuwan pionir di bidang ini dari University of Maryland dan Duke University. Perusahaan ini terdaftar secara publik di NYSE pada tahun 2021.
IONQ Grafik Harga
Platform komputasi kuantum IonQ mampu menghasilkan hasil dengan fidelitas 99,9%. Saat ini menggunakan rantai ion barium 64, menghasilkan 36 qubit algoritmik (AQ). Organisasi rantai memungkinkan komputasi jauh lebih cepat dibandingkan desain trapped-ion lainnya tanpa kehilangan fidelitas.
Sumber: IonQ
IonQ mengakuisisi Qubitekk pada Januari 2025, menambahkan tim perusahaan dan 118 paten ke IonQ. Keahlian Qubitekk terletak pada jaringan kuantum, menggunakan interkoneksi fotonik, memungkinkan klaster kuantum, dan mengembangkan kemampuan internet kuantum.
Jaringan kuantum seharusnya memfasilitasi komunikasi yang sangat aman dan pada akhirnya memungkinkan komputasi kuantum terdistribusi. Mengingat seberapa cepat bidang ini berkembang, keahlian dan IP pada topik ini mungkin menjadi kunci bagi masa depan IonQ.
IonQ juga sedang mengembangkan kemitraan dengan NKT Photonics (NKT.CO) untuk membantu mengembangkan komputer kuantum siap data center di masa depan.
IonQ juga berkolaborasi dengan Imec pada sirkuit terintegrasi fotonik dan teknologi penangkap ion skala chip untuk meningkatkan jumlah qubit perusahaan serta ukuran dan biaya sistem.
Alih-alih mengembangkan SDK (Software Development Kit) miliknya sendiri, perusahaan mendukung semua SDK utama sekaligus, dan bermitra dengan banyak perusahaan terkemuka untuk mengembangkan aplikasi komputasi kuantum baru.
Sumber: IonQ
Bersama dengan pesaingnya Quantinuum, bagian dari Honeywell (HON ), IonQ semakin dekat mengembangkan komputer kuantum komersial, dengan fokus pada sistem trapped-ion dengan fidelitas tinggi dan jumlah qubit lebih rendah.
IonQ adalah saham komputasi kuantum paling murni bagi investor yang kurang tertarik pada aktivitas pemimpin lain seperti Google, Intel (INTC ), IBM, atau Honeywell.
Keberhasilan awalnya telah membantu membangun jaringan kemitraan yang kuat dengan inovator komputasi kuantum lainnya untuk terus mendorong teknologi ini maju, dengan fokus kembali baru-baru ini pada komputer kuantum yang terhubung jaringan.
Seiring telekomunikasi keterikatan kuantum menjadi semakin dapat diandalkan, kombinasi banyak komputer kuantum trapped-ion dengan keandalan tinggi mungkin menjadi opsi yang solid untuk aplikasi komersial pertama teknologi ini.
Berita Saham IonQ dan Perkembangan Terbaru
Referensi Studi:
1. Joshua Akin, Yunlei Zhao, Paul G. Kwiat, Elizabeth A. Goldschmidt, and Kejie Fang.(2025) Faithful Quantum Teleportation via a Nanophotonic Nonlinear Bell State Analyzer. Physical Review Letters134, 160802 https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.160802
