Fujitsu Mengembangkan Prototipe Komputer Kuantum Berbasis Putar Berlian Pertama di Dunia yang Beroperasi

Raksasa teknologi Jepang, Fujitsu, telah mengembangkan prototipe komputer kuantum berbasis putar berlian pertama di dunia yang beroperasi, yang mengintegrasikan pusat kekosongan timah (SnV) ke dalam sirkuit terintegrasi fotonik. Prototipe baru ini dapat beroperasi pada suhu -456,9 derajat Fahrenheit (-271,6 derajat Celsius), sekitar 2,8 derajat lebih tinggi dari suhu yang dibutuhkan oleh komputer kuantum superkonduktor, yaitu -459,6 derajat Fahrenheit (-273,13 derajat Celsius). Fujitsu menyatakan bahwa teknologi ini dapat mendorong pengembangan komputer kuantum yang lebih kuat dengan menggunakan cahaya untuk menghubungkan modul komputasi. Perusahaan ini berencana untuk membangun prototipe berlian putar multi-modul pada tahun 2027 dan bertujuan untuk mencapai pemanfaatan praktis komputasi kuantum pada tahun 2030.

Menurut peta jalan kuantum Fujitsu, perusahaan ini berencana untuk mengembangkan sistem 250 qubit logis sebelum tahun fiskal 2030 dan mencapai sistem 1000 qubit logis sebelum tahun fiskal 2035. Dr. Kees Eijkel, Direktur QuTech, menyatakan, "Kami sangat senang dapat mengumumkan prototipe komputer kuantum berbasis putar berlian ini, yang merupakan hasil dari penelitian kolaborasi antara Fujitsu, Universitas Teknologi Delft, dan QuTech sejak tahun 2020."

Teknologi Qubit Baru

Prototipe ini mengandalkan cacat kisi dalam kristal berlian, yang lebih dikenal sebagai pusat warna, untuk membuat qubit. Sistem putar berlian biasanya mengandalkan pusat kekosongan nitrogen (NV), yang terbentuk ketika atom nitrogen menggantikan atom karbon yang berdekatan dalam kisi berlian. Namun, untuk sistem baru ini, para insinyur beralih menggunakan pusat kekosongan timah (SnV). Cacat ini memiliki satu atom timah yang terletak di antara dua kekosongan dalam struktur berlian. Fujitsu menyatakan bahwa struktur simetris mereka membuat pusat SnV lebih tidak rentan terhadap kebisingan eksternal dibandingkan dengan pusat NV tradisional.

Selain itu, kecerahan emisi cahaya pusat SnV sekitar 10 kali lipat dari pusat NV, yang dapat meningkatkan koneksi optik antar modul kuantum dan membantu meningkatkan efisiensi koreksi kesalahan.

Karakteristik sistem ini dapat menjaga stabilitas keadaan kuantum dan memungkinkan pembentukan qubit logis (kelompok qubit fisik yang menjalankan algoritma kuantum) dengan lebih sedikit qubit fisik daripada metode pesaing. Fujitsu pertama kali menciptakan proses untuk menanamkan timah berkualitas tinggi ke dalam substrat berlian yang digabungkan dengan substrat aluminium oksida dan silikon dioksida. Ketebalan berlian dikurangi dari ratusan mikrometer menjadi hanya ratusan nanometer untuk diintegrasikan ke dalam chip kuantum.

Rencana Masa Depan untuk Komputasi Kuantum

Perusahaan ini juga telah membuat sirkuit terintegrasi fotonik yang menggabungkan kristal nano berlian yang mengandung pusat SnV dengan pandu gelombang aluminium oksida. Pada akhirnya, Fujitsu telah menciptakan mekanisme untuk mengontrol qubit putar berlian melalui cahaya, gelombang mikro, dan gelombang frekuensi radio. Vivek Mahajan, Chief Technology Officer Fujitsu, menyatakan, "Metode putar berlian yang kami terapkan dalam prototipe ini tidak hanya memiliki skalabilitas yang luar biasa, tetapi juga berpotensi untuk diintegrasikan dengan komputer kuantum superkonduktor, yang selanjutnya memperluas kemampuannya, memungkinkan perhitungan skala besar yang lebih kompleks."

Perangkat ini telah beroperasi dalam lingkungan pengujian melalui platform komputasi kuantum hibrida Fujitsu. Menurut perusahaan, pengguna tidak memerlukan pengetahuan khusus tambahan untuk mengontrol perangkat keras baru ini. Mahajan menyimpulkan dalam sebuah pernyataan, "Sesuai dengan peta jalan kami, dengan tujuan mencapai sistem 250 qubit logis pada tahun fiskal 2030 dan mencapai sistem 1000 qubit logis pada tahun fiskal 2035, Fujitsu akan terus mendorong komputasi kuantum praktis, mengembangkan di berbagai bidang dari perangkat lunak hingga perangkat keras, sambil memanfaatkan keunggulan utama metode putar berlian, termasuk fidelitas tinggi dan konektivitas optik."

Item	Spesifikasi
Suhu Operasi	-456,9 derajat Fahrenheit (-271,6 derajat Celsius)
Pusat Kekosongan Timah	Terdapat dalam struktur berlian
Kecerahan Emisi Cahaya	Sekitar 10 kali lipat dari pusat NV

Potensi dan Tantangan Komputer Kuantum Berbasis Putar Berlian

Prototipe komputer kuantum berbasis putar berlian Fujitsu menandai kemajuan penting dalam teknologi komputasi kuantum. Dengan menggunakan pusat SnV, sistem ini lebih unggul dalam stabilitas dan kecerahan emisi cahaya dibandingkan dengan pusat NV tradisional, yang sangat penting untuk meningkatkan efisiensi komputasi kuantum. Selain itu, suhu operasi yang lebih tinggi dapat membuat komputer kuantum lebih praktis untuk digunakan. Namun, Fujitsu masih harus mengatasi tantangan teknis untuk mencapai tujuannya dalam komputasi kuantum pada tahun 2030 dan memastikan bahwa sistemnya dapat diintegrasikan dengan teknologi komputer kuantum superkonduktor yang ada.