Jaringan Kuantum Berbasis Keterikatan

Sebuah tim peneliti dari QuTech di Belanda melaporkan realisasi jaringan kuantum multi-node pertama, yang menghubungkan tiga prosesor kuantum. Selain itu, mereka mencapai demonstrasi bukti prinsip dari protokol jaringan kuantum utama. Temuan mereka menandai tonggak penting menuju internet kuantum masa depan dan sekarang telah dipublikasikan di Science.

Internet Kuantum

Kekuatan internet adalah memungkinkan dua komputer mana pun di bumi terhubung satu sama lain, memungkinkan aplikasi yang tidak terbayangkan pada saat pembuatannya beberapa dekade yang lalu. Saat ini, para peneliti di banyak laboratorium di seluruh dunia sedang mengerjakan versi pertama dari internet kuantum - jaringan yang dapat menghubungkan dua perangkat kuantum apa pun, seperti komputer atau sensor kuantum, dalam jarak yang jauh. Sementara Internet saat ini mendistribusikan informasi dalam bit (bisa 0 atau 1), internet kuantum masa depan akan menggunakan bit kuantum yang bisa 0 dan 1 pada saat yang bersamaan. 'Internet kuantum akan membuka berbagai aplikasi baru, dari komunikasi yang tidak dapat diretas dan komputasi awan dengan privasi pengguna yang lengkap hingga pengatur waktu presisi tinggi,' kata Matteo Pompili, mahasiswa PhD dan anggota tim peneliti. 'Dan seperti halnya dengan Internet 40 tahun lalu, mungkin ada banyak aplikasi yang tidak dapat kami prediksi saat ini.'

Menuju konektivitas di mana-mana

Langkah pertama menuju internet kuantum diambil dalam dekade terakhir dengan menghubungkan dua perangkat kuantum yang berbagi tautan fisik langsung. Namun, kemampuan untuk meneruskan informasi kuantum melalui node perantara (analog dengan router di internet klasik) sangat penting untuk membuat jaringan kuantum yang dapat diskalakan. Selain itu, banyak aplikasi internet kuantum yang menjanjikan mengandalkan bit kuantum terjerat, untuk didistribusikan di antara banyak node. Keterikatan adalah fenomena yang diamati pada skala kuantum, yang secara fundamental menghubungkan partikel pada jarak kecil dan bahkan pada jarak yang jauh. Ini memberikan komputer kuantum kekuatan komputasi mereka yang sangat besar dan itu adalah sumber daya fundamental untuk berbagi informasi kuantum melalui internet kuantum masa depan. Dengan merealisasikan jaringan kuantum mereka di lab, tim peneliti di QuTech - kolaborasi antara Delft University of Technology dan TNO - adalah yang pertama menghubungkan dua prosesor kuantum melalui node perantara dan telah menetapkan keterikatan bersama antara beberapa penyangga prosesor kuantum berdiri sendiri.

Mengoperasikan jaringan kuantum

Jaringan kuantum dasar terdiri dari tiga node kuantum, pada jarak tertentu di dalam gedung yang sama. Untuk membuat node ini beroperasi sebagai jaringan yang sebenarnya, para peneliti harus menciptakan arsitektur baru yang memungkinkan penskalaan di luar satu link. Node tengah (disebut Bob) memiliki koneksi fisik ke kedua node luar (disebut Alice dan Charlie), memungkinkan tautan keterjeratan dengan masing-masing node ini dibuat. Bob dilengkapi dengan bit kuantum tambahan yang dapat digunakan sebagai memori, memungkinkan tautan kuantum yang dihasilkan sebelumnya disimpan saat tautan baru dibuat. Setelah menetapkan tautan kuantum Alice-Bob dan Bob-Charlie, serangkaian operasi kuantum di Bob mengubah tautan ini menjadi tautan kuantum Alice-Charlie. Alternatifnya, dengan melakukan serangkaian operasi kuantum yang berbeda di Bob, keterjeratan antara ketiga node dibuat.

Siap untuk digunakan selanjutnya

Fitur penting dari jaringan adalah mengumumkan keberhasilan penyelesaian protokol (probabilistik intrinsik) ini dengan sinyal "bendera". Pemberitaan semacam itu sangat penting untuk skalabilitas, karena di internet kuantum masa depan, banyak protokol semacam itu perlu digabungkan. 'Setelah ditetapkan, kami mampu mempertahankan kondisi terjerat yang dihasilkan, melindunginya dari kebisingan,' kata Sophie Hermans, anggota tim yang lain. 'Artinya, pada prinsipnya, kita dapat menggunakan status ini untuk distribusi kunci kuantum, komputasi kuantum, atau protokol kuantum berikutnya lainnya.'

Demonstran Internet Kuantum

Jaringan kuantum berbasis keterikatan pertama ini memberi para peneliti tempat pengujian unik untuk mengembangkan dan menguji perangkat keras, perangkat lunak, dan protokol internet kuantum. 'Internet kuantum masa depan akan terdiri dari perangkat kuantum dan node perantara yang tak terhitung jumlahnya,' kata Ronald Hanson, yang memimpin tim peneliti. 'Kolega di QuTech sudah melihat kompatibilitas masa depan dengan infrastruktur data yang ada.' Pada waktunya, pendekatan bukti prinsip saat ini akan diuji di luar lab pada serat telekomunikasi yang ada - pada Quantum Internet Demonstrator QuTech, di mana tautan metropolitan pertama dijadwalkan akan selesai pada tahun 2022.

Lapisan tingkat yang lebih tinggi

Di lab, para peneliti akan fokus untuk menambahkan lebih banyak bit kuantum ke jaringan tiga node mereka dan menambahkan lapisan perangkat lunak dan perangkat keras tingkat yang lebih tinggi. Pompili: 'Setelah semua kontrol tingkat tinggi dan lapisan antarmuka untuk menjalankan jaringan telah dikembangkan, siapa pun akan dapat menulis dan menjalankan aplikasi jaringan tanpa perlu memahami cara kerja laser dan cryostat. Itulah tujuan akhirnya.'

(Materials provided by Delft University of Technology)

***
Solo, Senin, 26 April 2021. 10:52 am
'salam hangat penuh cinta'
Suko Waspodo
suka idea
antologi puisi suko