Komputasi Kuantum: Amplifier Pintar Baru Menghemat Energi

Peneliti di Chalmers University of Technology, Swedia, mengembangkan penguat gelombang mikro yang aktif hanya saat pulsa pembacaan qubit tiba. Dalam pengujian, konsumsi daya rata-ratanya sekitar sepersepuluh dari penguat pembanding yang menyala terus, dengan waktu tanggap 35 nanodetik. Hasil ini berkaitan dengan rangkaian pembacaan qubit, bukan komputer kuantum baru yang sudah selesai atau peningkatan kecepatan komputasi secara umum.

Mengapa sinyal qubit perlu diperkuat?

Bit komputer biasa bernilai 0 atau 1. Keadaan qubit dapat berada dalam superposisi kuantum, tetapi pengukuran akhirnya menghasilkan nilai klasik. Sinyal gelombang mikro untuk membaca qubit sangat lemah sehingga perlu diperkuat dengan derau serendah mungkin. Superposisi tidak berarti sebuah pengukuran memberikan “semua nilai sekaligus”, dan komputer kuantum tidak lebih cepat daripada komputer klasik untuk setiap tugas.

Beban daya pada sistem pendingin

Banyak prosesor kuantum bekerja pada suhu yang sangat rendah. Penguat yang terus menyala menambah panas pada sistem pendingin; semakin banyak kanal pembacaan, semakin besar beban yang mungkin timbul. Tim Chalmers meneliti apakah penguat dapat dinyalakan hanya selama pulsa pembacaan yang singkat.

Studi penguat HEMT berdenyut

Makalah Pulsed HEMT LNA Operation for Qubit Readout menguji penguat transistor berderau rendah pada kondisi kriogenik. Algoritme mengatur bentuk gelombang tegangan kendali agar penguatan dan tingkat derau mencapai kondisi yang diperlukan sebelum pulsa pembacaan. Peneliti mengukur seberapa cepat perangkat kembali stabil setelah diaktifkan.

Pengujian dan hasil

Tim mengukur derau dari waktu ke waktu, penguatan, serta perubahan arus. Menurut Chalmers, penguat merespons dalam 35 nanodetik dan, saat dijalankan secara berdenyut, memakai kira-kira sepersepuluh daya dibandingkan operasi kontinu yang diuji. Perbandingan itu berlaku pada komponen dan kondisi pengujian tersebut. Angka tersebut tidak berarti konsumsi daya seluruh komputer kuantum turun 90%, ataupun bahwa akurasi pembacaan semua jenis qubit otomatis meningkat.

Panas yang lebih rendah dari elektronika pembacaan dapat membantu rancangan dengan lebih banyak kanal. Namun, integrasi dengan arsitektur lain, keandalan jangka panjang, dan kinerja sistem lengkap masih memerlukan pengujian.

Potensi penggunaan dan batasannya

Potensi komputasi kuantum diteliti untuk kimia, optimasi, dan kriptografi. Satu studi penguat ini tidak membuktikan bahwa mesin kuantum saat ini dapat menggantikan uji obat, memecahkan seluruh enkripsi, atau menyelesaikan jaringan logistik besar dalam hitungan detik. Makalahnya juga tidak memberikan jadwal pasti untuk penerapan komersial luas.

Peneliti dan pendanaan

Penulis studi ini mencakup Yin Zeng, Jörgen Stenarson, Peter Sobis, dan Jan Grahn. Dukungan proyek mencakup program Vinnova Smarter Electronic Systems dan pusat WiTECH di Chalmers.

Nvidia dan komputasi kuantum

Nvidia (NVDA ) mengembangkan komputasi klasik berakselerasi dan perangkat lunak yang dapat dihubungkan dengan pengendalian prosesor kuantum. Arsitektur DGX Quantum dikembangkan bersama Quantum Machines. Nvidia tidak membuat penguat dalam studi Chalmers, dan temuan ini bukan ramalan imbal hasil sahamnya.

Berita terbaru saham Nvidia (NVDA)

Kesimpulan

Penguat berdenyut menunjukkan cara nyata untuk mengurangi kebutuhan daya elektronika pembacaan qubit. Manfaatnya bagi komputer kuantum berskala besar harus dibuktikan melalui pengujian integrasi lebih lanjut. Baca artikel lain tentang teknologi komputasi.

Studi rujukan

Zeng, Y., Stenarson, J., Sobis, P., dan Grahn, J. (2025). Pulsed HEMT LNA operation for qubit readout. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. doi:10.1109/TMTT.2025.3556982.