Pencarian komputer kuantum yang lebih kuat mungkin bergantung pada teknologi yang diabaikan beberapa dekade lalu: sirkuit superkonduktor. Meskipun pada tahun 1980-an terdapat kehebohan awal seputar komponen-komponen yang sangat efisien ini, namun pada akhirnya komponen-komponen tersebut tersingkir oleh chip konvensional yang mampu mengeluarkan panas. Kini, generasi peneliti baru sedang meninjau kembali pendekatan ini, yang berpotensi meningkatkan skalabilitas dan efisiensi komputasi kuantum secara signifikan.
Janji Superkonduktivitas yang Terlupakan
Pada tahun 1980, IBM berinvestasi besar-besaran dalam teknologi superkonduktor, membayangkan komputer yang dapat meminimalkan kehilangan energi dan memaksimalkan kinerja. Scientific American bahkan menampilkan sirkuit superkonduktor di sampulnya, yang menandakan potensi teknologi yang dirasakan. Namun, kebutuhan untuk mempertahankan suhu yang sangat dingin terbukti terlalu mahal dan tidak praktis, sehingga IBM menghentikan upaya tersebut pada tahun 1983. Meskipun mengalami kemunduran, prinsip-prinsip yang mendasarinya tetap relevan.
SEEQC: Membawa Superkonduktivitas Kembali ke Garis Depan
Salah satu perusahaan, SEEQC, secara aktif menghidupkan kembali pendekatan ini. Fasilitas mereka di bagian utara New York melanjutkan penelitian yang dimulai dari program komputasi superkonduktor IBM yang ditutup. Perusahaan ini bertujuan untuk memanfaatkan chip superkonduktor untuk mengatasi keterbatasan saat ini dalam desain komputer kuantum. Proses fabrikasinya melibatkan pelapisan logam niobium ultra tipis secara hati-hati ke bahan dielektrik, sehingga menciptakan struktur halus yang penting untuk operasi kuantum.
Masalah Inti: Efisiensi Energi dalam Komputasi Kuantum
Komputer konvensional kehilangan energi sebagai panas, sehingga menjadi tidak efisien dalam skala besar. Michael Frank, seorang ilmuwan komputer, mencatat bahwa komputer pada dasarnya adalah pemanas yang mahal dengan efek samping komputasi yang kecil. Namun, komponen superkonduktor menyalurkan listrik dengan efisiensi sempurna, sehingga menghilangkan limbah ini. Tantangannya terletak pada mempertahankan suhu dingin ekstrem yang diperlukan untuk superkonduktivitas – hanya beberapa derajat di atas nol mutlak.
Kesempatan Kedua Komputasi Kuantum dengan Superkonduktor
Superkonduktor muncul kembali pada akhir tahun 1990an dengan terciptanya qubit superkonduktor pertama. Hal ini menandai peralihan dari mereplikasi komputasi konvensional ke mengeksplorasi paradigma komputasi yang sepenuhnya baru. Saat ini, Google dan IBM memanfaatkan qubit superkonduktor di komputer kuantum mereka yang paling kuat, yang menunjukkan potensi terobosan dalam pemecahan masalah ilmiah.
Kemacetan: Menskalakan Sistem Kuantum
Meskipun terdapat kemajuan-kemajuan ini, komputer kuantum masih dibatasi oleh kendala-kendala rekayasa praktis. Menambahkan lebih banyak qubit—bahan dasar komputasi kuantum—membutuhkan mekanisme kontrol dan pengkabelan yang meningkat secara eksponensial. Kompleksitas fisik yang besar menciptakan panas, menurunkan kinerja qubit, dan pada akhirnya membatasi skalabilitas.
Solusi SEEQC: Chip Kontrol Superkonduktor Terintegrasi
Inovasi SEEQC mengatasi hambatan ini. Mereka telah mengembangkan chip yang mengintegrasikan qubit superkonduktor dengan sirkuit kontrol superkonduktor konvensional. Desain ini menghilangkan kebutuhan akan komponen bersuhu ruangan yang besar dan boros energi yang saat ini mendominasi arsitektur komputer kuantum.
Manfaat utama meliputi:
- Pengurangan Panas: Dengan menjaga semua komponen dalam lingkungan kriogenik yang sama, sistem meminimalkan gangguan panas eksternal.
- Efisiensi Energi: Chip kontrol superkonduktor beroperasi dengan daya yang sangat kecil yang dibutuhkan oleh alternatif konvensional, sehingga berpotensi meningkatkan efisiensi energi hingga satu miliar kali lipat.
- Arsitektur Sederhana: Desain terintegrasi mengurangi kompleksitas kabel dan penundaan sinyal, meningkatkan kontrol qubit dan koreksi kesalahan.
Jalan ke Depan
SEEQC saat ini sedang menguji chipnya dengan berbagai desain qubit, menunjukkan hasil awal yang menjanjikan. Namun, penskalaan ke mesin jutaan qubit yang dibayangkan oleh peneliti seperti David DiVincenzo masih merupakan tantangan yang signifikan. Perusahaan ini juga mengatasi masalah fisika mendasar, seperti mencegah pusaran kuantum mengganggu kinerja qubit.
Pada akhirnya, kebangkitan teknologi superkonduktor pada tahun 1980-an dapat mendefinisikan kembali masa depan komputasi kuantum. Dengan menyederhanakan arsitektur dan memaksimalkan efisiensi, pendekatan SEEQC menawarkan jalan menuju sistem kuantum yang lebih kuat, terukur, dan berkelanjutan.
