Aurora: Komputer Kuantum Modular Pertama Berbasis Cahaya

Dunia komputasi kuantum kembali mencatat tonggak sejarah baru. Sebuah perusahaan rintisan asal Kanada, Xanadu, mengumumkan keberhasilan mereka dalam membangun komputer kuantum modular pertama di dunia yang dapat beroperasi pada suhu ruangan. Inovasi ini, yang diberi nama Aurora, tidak hanya mengusung teknologi kuantum mutakhir, tetapi juga menghadirkan sistem berbasis cahaya (fotonik) yang dapat saling terhubung melalui jaringan optik, memungkinkan skalabilitas dan efisiensi yang sebelumnya dianggap mustahil.

Penemuan ini tidak hanya menjadi lompatan besar dalam pengembangan komputasi kuantum, tetapi juga membuka jalan menuju masa depan quantum data center yang lebih efisien, stabil, dan bebas dari ketergantungan pada sistem pendingin ekstrem. Lebih menarik lagi, sistem Aurora kini tersedia secara online, memperluas akses ke teknologi kuantum tingkat lanjut bagi para peneliti, akademisi, hingga industri.

Terobosan Kuantum yang Terhubung dengan Cahaya

Aurora bukanlah komputer kuantum biasa. Berbeda dengan sistem kuantum tradisional yang umumnya berbasis qubit superkonduktor dan bekerja pada suhu mendekati nol mutlak, Aurora justru memanfaatkan qubit fotonik, yaitu qubit berbasis cahaya. Sistem ini memungkinkan pengoperasian di suhu ruangan dan tidak memerlukan sistem pendingin kriogenik yang kompleks dan mahal.

Menurut Christian Weedbrook, CEO sekaligus pendiri Xanadu, proyek Aurora dirancang untuk menjawab dua tantangan utama dalam industri kuantum saat ini:

• Toleransi kesalahan dan perbaikan kesalahan (error correction)
• Skalabilitas dan konektivitas antar sistem kuantum

“Dua tantangan utama dalam industri ini adalah peningkatan performa komputer kuantum (perbaikan kesalahan dan toleransi kesalahan) serta skalabilitas (kemampuan untuk dihubungkan dalam jaringan),” ujar Weedbrook.

Aurora menghadirkan solusi untuk dua tantangan tersebut melalui pendekatan yang sangat revolusioner: menggabungkan banyak modul kuantum kecil yang dapat saling terhubung melalui kabel serat optik. Dengan cara ini, setiap modul lebih mudah dikendalikan dan diperbaiki tanpa mengganggu sistem secara keseluruhan.

Keunggulan Teknologi Fotonik dalam Komputasi Kuantum

Mengapa memilih cahaya sebagai basis dari sistem kuantum?

Komputer kuantum tradisional menggunakan qubit superkonduktor yang diproses melalui gelombang mikro. Namun, gelombang mikro ini menghasilkan panas dan memerlukan suhu yang sangat rendah (mendekati nol absolut) agar sistem tetap stabil. Hal ini menimbulkan masalah dalam skalabilitas dan daya tahan perangkat keras, serta mempersulit integrasi jaringan dalam skala besar.

Sementara itu, qubit fotonik menawarkan solusi yang lebih praktis:

• Bekerja di suhu ruangan, tanpa pendingin kriogenik.
• Menggunakan serat optik, teknologi yang sudah terbukti andal dalam jaringan komunikasi global.
• Lebih mudah diintegrasikan dalam jaringan luas (internet kuantum).

Sistem Aurora memanfaatkan chip fotonik yang terhubung melalui jaringan cahaya. Karena cahaya secara alami mengalir melalui serat optik, modul-modul Aurora dapat disusun seperti jaringan komputer biasa, memungkinkan komputer kuantum ini untuk tumbuh secara modular dan mendistribusikan beban kerja secara efisien.

Membangun Komputer Kuantum Modular

Aurora dibangun menggunakan teknologi inti dari dua produk utama Xanadu sebelumnya, yaitu:

• X8, perangkat keras kuantum generasi terbaru.
• Borealis, sistem komputer kuantum fotonik yang lebih kecil namun sudah membuktikan kemampuannya.

Dalam sistem Aurora, Xanadu berhasil mengintegrasikan 35 chip fotonik yang dihubungkan dengan 13 kilometer kabel serat optik. Ini menjadikannya sebagai komputer kuantum modular pertama yang saling terhubung menggunakan foton.

Menurut tim Xanadu, sistem modular ini lebih tahan terhadap kesalahan. Setiap modul dapat diuji dan diperbaiki secara individual, sehingga meningkatkan toleransi terhadap kesalahan serta efisiensi perbaikan.

Hal ini juga didukung oleh pernyataan dari Dr. Darran Milne, CEO perusahaan teknologi VividQ dan pakar teori informasi kuantum, meskipun ia tidak terlibat langsung dalam proyek ini. Ia menyatakan:

“Masalah utama dalam komputasi kuantum adalah bagaimana kita bisa memperbaiki kesalahan lebih cepat daripada kesalahan itu muncul. Alih-alih membangun satu komputer kuantum besar, mereka [Xanadu] tampaknya membaginya menjadi sistem kecil yang lebih mudah diperbaiki satu per satu. Namun, masih perlu dibuktikan apakah pendekatan ini benar-benar lebih baik, atau justru memperbanyak kesalahan.”

Aplikasi Potensial dari Aurora

Komputer kuantum seperti Aurora tidak sekadar menjadi proyek eksperimen akademik. Potensi aplikasinya dalam dunia nyata sangat luas, mulai dari industri kesehatan hingga keamanan digital.

Beberapa aplikasi yang dapat dimungkinkan oleh Aurora antara lain:

1. Simulasi molekul dan reaksi kimia
   • Sangat berguna untuk pengembangan obat.
   • Bisa mengurangi kebutuhan uji klinis karena proses uji coba bisa dilakukan secara digital.
2. Kalkulasi hasil uji obat secara digital
   • Proses yang sebelumnya memakan waktu bertahun-tahun bisa dipersingkat menjadi hitungan hari atau minggu.
3. Teknologi kriptografi kuantum
   • Mampu menghasilkan komunikasi terenkripsi dengan tingkat keamanan sangat tinggi, jauh melampaui sistem enkripsi saat ini.
   • Sangat cocok untuk sektor perbankan, pemerintahan, dan militer.
4. Optimalisasi sistem logistik dan keuangan
   • Komputer kuantum memiliki kemampuan untuk mencari solusi optimal dalam masalah kompleks seperti penjadwalan, alokasi sumber daya, dan prediksi pasar.

Langkah Selanjutnya: Mengatasi Optical Loss

Meski Aurora telah membuktikan bahwa komputer kuantum modular dapat berjalan di suhu ruangan, masih ada tantangan teknis yang perlu diselesaikan agar sistem ini bisa digunakan secara luas dan stabil dalam skala besar.

Salah satu tantangan utama berikutnya adalah optical loss yaitu pelemahan sinyal cahaya saat melintasi kabel serat optik. Optical loss dapat mengganggu transmisi informasi kuantum antarmodul, yang pada akhirnya menurunkan efisiensi sistem.

Untuk itu, tim Xanadu tengah bekerja keras mengembangkan teknologi pemrosesan dan transmisi cahaya yang lebih efisien, termasuk kemungkinan penggunaan penguat optik kuantum (quantum optical amplifiers) dan sistem koreksi kesalahan yang lebih presisi.

Masa Depan Quantum Data Center

Keberhasilan Aurora menandai langkah awal menuju impian besar: pusat data kuantum global yang mampu menangani miliaran proses komputasi dengan tingkat efisiensi dan kecepatan yang belum pernah ada sebelumnya.

Dengan kemampuannya untuk berkembang secara modular, sistem Aurora diklaim dapat diperluas hingga mencapai:

1. Ribuan rak server kuantum
2. Jutaan qubit
3. Integrasi dalam jaringan internet kuantum masa depan

Kemajuan ini bisa menjadi katalis bagi transformasi besar di berbagai sektor, termasuk kecerdasan buatan, pengembangan vaksin, mitigasi perubahan iklim, hingga sistem keuangan global.

Kehadiran Aurora sebagai komputer kuantum modular pertama di dunia yang beroperasi pada suhu ruangan adalah pencapaian besar dalam sejarah teknologi. Tidak hanya memperkenalkan pendekatan fotonik yang efisien dan skalabel, sistem ini juga membuka peluang besar bagi demokratisasi akses teknologi kuantum.

Kini, dengan tersedianya Aurora secara online, dunia tidak lagi harus menunggu puluhan tahun untuk merasakan manfaat komputasi kuantum. Kita sedang berada di ambang era baru di mana cahaya, bukan hanya listrik, menjadi motor utama revolusi teknologi berikutnya.