EraAIdailyNews, 22 September 2026 — Para fisikawan menunjukkan cara baru untuk mengaitkan qubit kuantum yang berjauhan tanpa memerlukan pengukuran dan kendali aktif yang biasanya dibutuhkan. Tim menciptakan mandi kuantum, yaitu lingkungan bersama berisi foton gelombang mikro yang saling berkorelasi, yang secara otomatis mendorong qubit terpisah ke keadaan terkait dan membantu mempertahankannya.
Hasil yang dipublikasikan di Physical Review X itu menjadi demonstrasi pertama atas prediksi teoretis yang diajukan lebih dari 20 tahun lalu. Eksperimen ini membuktikan bahwa lingkungan kuantum tidak selalu menjadi sumber gangguan; dalam rancangan tersebut, lingkungan justru diubah menjadi bagian utama dari mekanisme pembentuk keterkaitan.
Keterkaitan atau entanglement adalah fenomena khas fisika kuantum yang memungkinkan partikel atau sistem berbagi korelasi di luar penjelasan fisika klasik. Jika tersedia antarmodul yang terpisah jauh, keterkaitan terdistribusi dapat membantu menghubungkan modul-modul komputer kuantum dan membentuk jaringan kuantum masa depan.
Tantangan praktisnya bukan hanya menciptakan hubungan itu, tetapi juga mempertahankan keterkaitan dan koherensi kuantum. Koherensi menggambarkan kemampuan qubit menjaga sifat kuantum yang diperlukan untuk memproses informasi. Gangguan dari lingkungan biasanya menjadi salah satu hambatan terbesar dalam pengembangan komputasi kuantum.
Upaya sebelumnya umumnya memakai dua strategi. Metode pertama mengirim satu foton yang dikendalikan secara aktif dari satu qubit ke qubit lain. Metode kedua membuat setiap qubit memancarkan foton, lalu kedua foton dicocokkan dalam upaya menghasilkan keterkaitan.
Strategi kedua dikenang melalui Hadiah Nobel Fisika 2022. Namun, cara tersebut tetap bergantung pada pengukuran berulang dan seleksi pascapengukuran, yakni penanganan hanya pada hasil yang dipilih. Bahkan dengan langkah itu, keterkaitan tidak selalu berhasil terbentuk.
Mahasiswa doktoral Alejandro Andrés-Juanes dan profesor Johannes Fink di Institute of Science and Technology Austria (ISTA) bekerja sama dengan mitra internasional untuk mengembangkan alternatif berbeda. Pada prototipe mereka, sumber bersama partikel cahaya terkorelasi dipakai untuk mengaitkan dua qubit yang terpisah.
Sistem itu menggunakan “mandi kuantum”, yaitu lingkungan qubit yang menghasilkan dan menstabilkan keterkaitan secara otomatis. Menurut Fink, aliran foton terkorelasi yang berlangsung terus-menerus menciptakan keadaan dasar baru. Dengan demikian, keadaan qubit yang terkait dapat distabilkan oleh lingkungan alih-alih terus-menerus diarahkan oleh kontrol eksternal.
Karena keadaan terkait tetap tersedia, peneliti dapat mengaksesnya kapan pun diperlukan. Kondisi ini berbeda dari keterkaitan sementara yang hanya dapat dimanfaatkan selama selang sangat singkat ketika keadaan itu ada. Fink mengatakan keadaan tersebut dapat bertahan bahkan melampaui “umur” qubit itu sendiri.
Keterkaitan kuantum memiliki beberapa bentuk. Keterkaitan variabel kontinu dapat dihasilkan secara efisien sehingga relatif mudah diakses. Bentuk ini dapat diumpamakan seperti pendulum yang posisi dan momentumnya berubah terus-menerus. Banyak teknologi berguna justru membutuhkan sistem variabel diskret dengan keterkaitan “ada atau tidak sama sekali” yang dapat digunakan qubit stasioner.
Bagi tim ISTA, tantangannya adalah menjembatani bentuk kontinu yang mudah diperoleh dengan bentuk diskret yang dibutuhkan aplikasi praktis. Andrés-Juanes mengatakan tim berupaya mengatasi ketidaksesuaian antara bentuk keterkaitan yang tersedia dan yang berguna secara praktis. Dengan menstabilkan keadaan terkait dari jarak jauh, pendekatan ini sepenuhnya otonom serta tidak memerlukan kendali atau pengukuran aktif.
Untuk menghubungkan qubit dengan sumber foton terkait, peneliti memakai foton gelombang mikro. Partikel cahaya berenergi rendah ini berguna untuk memanipulasi informasi kuantum dan telah menjadi komponen penting dalam teknologi qubit superkonduktor terkemuka. Foton optik memainkan peran berbeda dan umum digunakan dalam optik serta fisika atom.
Foton optik juga berpotensi membawa informasi kuantum antarkomputer kuantum jarak jauh melalui serat optik, bidang yang juga diselidiki kelompok Fink di ISTA. Perbedaan peran kedua jenis foton ini menunjukkan bahwa pilihan partikel cahaya harus disesuaikan dengan fungsi yang dibutuhkan.
Peneliti perlu memastikan bahwa dua qubit benar-benar tersinkronisasi di dalam mandi kuantum. Mereka menggunakan tomografi kuantum, teknik yang merekonstruksi sistem melalui pengamatan banyak “irisan” perilakunya. Teknik ini memungkinkan pengukuran berdurasi 20–80 nanodetik, dengan satu nanodetik sama dengan satu per miliar detik.
Pengukuran tetap memiliki konsekuensi fundamental. Menurut Andrés-Juanes, qubit dapat berada dalam superposisi beberapa keadaan, tetapi semua keadaan itu runtuh saat diukur dan hanya menyisakan keadaan 0 atau 1. Tomografi membantu peneliti menelusuri keadaan dasar di balik hasil pengukuran tersebut.
Keberhasilan mengaitkan dua qubit terisolasi melalui mandi kuantum menjadi prototipe laboratorium untuk proposal teoretis yang telah ada lebih dari dua dekade. Andrés-Juanes menyebut metode ini relatif sederhana dan dapat dikembangkan untuk menyinkronkan beberapa qubit jarak jauh.
Namun, pendekatan baru ini belum seefisien metode yang mengendalikan keadaan qubit secara aktif. Saat ini, metode tersebut hanya memindahkan sekitar 10% dari keterkaitan yang tersedia di dalam mandi. Dengan kata lain, sebagian besar potensi keterkaitan dalam sumber belum ditransfer ke qubit.
Para peneliti menduga, gagasan ini baru dapat diwujudkan setelah lebih dari dua dekade karena teori awal dikembangkan dalam kondisi ideal yang sulit direproduksi secara eksperimen. Percobaan mereka juga memperlihatkan sejumlah faktor yang mungkin menghalangi pembuatan mandi kuantum fungsional dari satu sumber foton terkorelasi.
Meski masih dalam tahap bukti konsep, prototipe ISTA dapat membuka peluang baru bagi eksperimen optika kuantum. Sistem ini juga berpotensi membantu memperluas prosesor kuantum dan pada akhirnya mendekatkan perangkat tersebut pada operasi toleran kesalahan. Pencapaian utamanya terletak pada perubahan konsep: lingkungan yang biasanya dihindari justru dijadikan mesin penstabil keterkaitan.
Sumber: ScienceDaily, Agustus 2026.
Tidak ada komentar
Posting Komentar