IBM Raih Akurasi 99% pada Koneksi Antar-Chip Kuantum

Skala komputer kuantum tak cukup ditingkatkan dengan menambah qubit pada satu chip. IBM menguji pendekatan lain: menghubungkan dua chip lewat empat konektor khusus, dengan akurasi transfer informasi rata-rata 99 persen.

Dalam penelitian yang diumumkan tim IBM, dua chip berisi masing-masing 120 qubit dihubungkan melalui konektor jarak jauh sepanjang 80 sentimeter. Akurasi tertingginya mencapai 99,29 persen. Hasil ini menjadi langkah menuju sistem komputasi kuantum modular, meski konektornya masih perlu ditingkatkan sebelum siap digunakan.

Koneksi kuantum IBM menghubungkan dua chip

Konektor yang diuji disebut L-coupler. Komponen berbahan aluminium superkonduktor ini membawa keadaan kuantum antarchip, yakni informasi yang tersimpan dalam sifat qubit. Berbeda dari bit komputer biasa yang bernilai 0 atau 1, qubit dapat berada dalam keadaan kuantum yang lebih kompleks sebelum diukur.

Tim memasang empat L-coupler di antara dua prosesor superkonduktor berukuran besar. Pengujian beberapa jalur sekaligus penting karena sistem kuantum yang lebih kompleks membutuhkan banyak sambungan serupa agar chip-chip dapat bekerja sebagai satu kesatuan.

Menurut para peneliti dalam makalah mereka, mesin kuantum pada tahun-tahun mendatang akan bertambah kompleks, baik dari sisi prosesor maupun jumlah modul. Karena itu, sistem memerlukan banyak koneksi yang kinerjanya seragam. Riset ini memperlihatkan cara praktis memasang beberapa L-coupler setelah modul ditempatkan di dalam kriostat.

Tim juga melaporkan kabel kehilangan sangat sedikit energi selama digunakan. Konektor tetap beroperasi setelah tiga siklus pemanasan dan pendinginan, serta dapat mengirimkan keterikatan kuantum antara kedua chip.

Jalan menuju komputer kuantum modular

Pendekatan modular dinilai lebih masuk akal daripada terus memadatkan qubit dalam satu mikrochip. Dengan menghubungkan sejumlah chip, pengembang dapat memperbesar sistem tanpa hanya mengandalkan penambahan qubit pada satu prosesor. Bagi industri komputasi, keberhasilan transfer informasi menjadi bagian penting dari upaya membangun mesin yang lebih besar dan stabil.

IBM berencana menempatkan qubit dan L-coupler di dalam sistem kriogenik, perangkat yang menjaga komponen pada suhu sangat rendah. Perusahaan sebelumnya memperkenalkan unit pendingin untuk kebutuhan tersebut. Dalam rancangan jangka panjang IBM, ratusan chip kuantum akan dihubungkan di dalam unit kriogenik, dengan sasaran mengembangkan komputer kuantum toleran kesalahan pada 2029.

Jay Gambetta, direktur IBM Research yang tidak terlibat langsung dalam studi ini, mengatakan pengoperasian modul kriogenik yang berhasil memberi dorongan bagi pengembangan berikutnya. Ia menyebut kemajuan itu akan berjalan bersama inovasi pada perangkat keras, perangkat lunak, dan algoritma.

Dampaknya belum berupa komputer kuantum yang siap dipakai konsumen atau perusahaan. Namun, koneksi antarchip yang lebih andal dapat membantu peneliti mengatasi salah satu tantangan praktis dalam memperbesar mesin kuantum: memindahkan informasi tanpa merusak keadaan kuantumnya. Transfer dengan akurasi tinggi juga memberi landasan untuk menguji sistem dengan lebih banyak modul.

Para peneliti menyebut demonstrasi ini sebagai koneksi kuantum multikanal pertama antara prosesor superkonduktor berukuran besar, sejauh pengetahuan mereka. Mereka menilai gabungan teknologi L-coupler tersebut dapat menjadi komponen untuk sistem modular yang dapat diperbesar.

Gangguan magnet masih perlu diatasi

Meski hasil pengujian menjanjikan, konektor itu belum siap langsung diterapkan. Tim menemukan interferensi magnetik yang memengaruhi kualitas sinyal. Mereka juga menyatakan efisiensi masih perlu ditingkatkan sebelum L-coupler dapat digunakan dalam sistem operasional.

Riset ini belum melalui penelaahan sejawat. Naskah awal penelitian tersedia di arXiv. Para peneliti menegaskan bahwa empat L-coupler dengan fidelitas tinggi tersebut membuka jalur praktis untuk mengembangkan koneksi antarmodul pada komputasi kuantum modular.

Tahap berikutnya ialah memperbaiki mutu sinyal dan efisiensi konektor. Hasil itu akan menentukan seberapa jauh modul-modul kriogenik dapat diperluas menuju sasaran IBM pada 2029.