Proyek SPINNING, di bawah kepemimpinan Fraunhofer Institute, memelopori komputer kuantum menggunakan foton spin berbasis berlian, menjanjikan persyaratan pendinginan yang lebih rendah, waktu pengoperasian yang lebih lama, dan tingkat kesalahan yang lebih rendah dibandingkan dengan sistem kuantum konvensional.
Pendekatan inovatif ini memanfaatkan sifat unik berlian untuk menciptakan qubit yang stabil, yang bertujuan untuk skalabilitas dan fidelitas tinggi dalam komputasi kuantum. Pencapaian baru-baru ini mencakup keberhasilan demonstrasi keterikatan qubit dalam jarak jauh, yang secara signifikan mengungguli komputer kuantum tradisional dalam tingkat kesalahan dan waktu koherensi.
ADVERTISEMENT
SCROLL TO RESUME CONTENT
Proyek SPINNING: Berinovasi Dengan Teknologi Berbasis Berlian
Komputer kuantum berjanji untuk memecahkan masalah kompleks dalam hitungan detik, tugas yang membutuhkan waktu puluhan tahun untuk diselesaikan oleh superkomputer modern. Meskipun tujuan untuk mencapai kemampuan ini jelas, jalurnya masih belum pasti karena berbagai pendekatan yang saling bersaing dalam membangun sistem kuantum. Setiap pendekatan mempunyai kekuatan dan keterbatasannya masing-masing dalam bidang seperti keandalan perangkat keras, efisiensi energi, dan kompatibilitas dengan teknologi yang ada.
Dikoordinasikan oleh Institut Fraunhofer untuk Fisika Keadaan Padat Terapan (IAF), sebuah konsorsium yang terdiri dari 28 mitra sedang mengembangkan komputer kuantum unik melalui proyek “SPINNING — Komputer kuantum berbasis spin-foton berlian”. Model spin-photon berbasis berlian ini diperkirakan memerlukan lebih sedikit pendinginan, beroperasi lebih lama, dan memiliki tingkat kesalahan lebih rendah dibandingkan teknologi komputasi kuantum lainnya. Desain hybridnya juga meningkatkan skalabilitas dan konektivitas, memungkinkan integrasi yang lebih fleksibel dengan sistem komputasi tradisional.
Membuat Qubit Dengan Pusat Warna Berlian
“Dalam proyek SPINNING, kami ingin memberikan kontribusi penting bagi ekosistem teknologi kuantum Jerman. Untuk mencapai tujuan ini, kami menggunakan sifat material berlian untuk mengembangkan teknologi komputasi kuantum yang sama kuatnya dengan teknologi lainnya namun tidak memiliki kelemahan spesifik. Kami membuat qubit menggunakan pusat warna dalam kisi berlian dengan menjebak elektron di salah satu dari empat cacat kisi yang dibuat secara artifisial (pusat kekosongan) yang diolah dengan nitrogen (NV), silikon dan nitrogen (SiNV), germanium (GeV), atau timah (SnV). Putaran elektron berpasangan melalui interaksi magnetik dengan lima putaran nuklir tetangganya 13Isotop karbon C. Putaran elektron pusat kemudian dapat digunakan sebagai qubit yang dapat dialamatkan,” jelas Prof. Rüdiger Quay, koordinator jaringan SPINNING dan direktur institut di Fraunhofer IAF.
“Qubit individu membentuk struktur matriks, register qubit. Komputer kuantum SPINNING akan terdiri dari setidaknya dua dan kemudian hingga empat register ini, yang pada gilirannya akan digabungkan secara optik pada jarak jauh 20 m, misalnya, sehingga pertukaran informasi yang komprehensif dapat terjadi,” lanjut Quay. . Kopling optik antara putaran dan register elektron pusat diwujudkan oleh router optik yang dikombinasikan dengan sumber cahaya dan detektor untuk pembacaan. Masing-masing keadaan putaran nuklir dikendalikan oleh pulsa frekuensi tinggi.
Tonggak Pencapaian Proyek dan Pencapaian Teknologi
Pada kesempatan pertemuan pertengahan jangka waktu pendanaan Quantum Computer Demonstration Setups of the Federal Ministry of Education and Research (BMBF), di mana SPINNING didanai, konsorsium mempresentasikan hasil proyek sementara pada tanggal 22 dan 23 Oktober 2024, di Berlin. Mereka dicirikan oleh keberhasilan yang luar biasa. Untuk pertama kalinya, tim proyek berhasil mendemonstrasikan keterjeratan dua register yang masing-masing terdiri dari enam qubit pada jarak 20 m dan mencapai fidelitas rata-rata yang tinggi (dalam arti kesamaan keadaan terjerat).
Keberhasilan proyek selanjutnya mencakup peningkatan signifikan pada perangkat keras dan perangkat lunak pusat serta periferal untuk komputer kuantum berbasis spin-foton: Bahan dasar dan pemrosesannya, realisasi pusat warna pada berlian untuk pembuatan qubit, dapat ditingkatkan serta teknologi resonator fotonik. Dasar dari hal ini adalah pemahaman yang lebih baik tentang empat jenis cacat pada kisi berlian dan mitigasi kesalahan qubit berbasis berlian. Konsorsium juga berhasil mengembangkan perangkat elektronik yang diperlukan untuk mengoperasikan komputer kuantum dan mendemonstrasikan aplikasi pertama komputer kuantum untuk kecerdasan buatan.
Membandingkan Komputasi Kuantum Berbasis Berlian dengan Metode Konvensional
Contoh perbandingan antara hasil sementara SPINNING dengan indikator utama komputer kuantum berdasarkan persimpangan Josephson superkonduktor (SJJ) menggarisbawahi nilai pekerjaan yang dilakukan dalam proyek ini karena, hingga saat ini, jauh lebih banyak sumber daya yang telah diinvestasikan di seluruh dunia untuk proyek tersebut. perkembangan. Dengan tingkat kesalahan sebesar
Dalam hal waktu koherensi, komputer kuantum berbasis spin-foton dengan panjang lebih dari 10 ms jelas mengungguli model SSJ (> 50 µs), meskipun jarak keterjeratan jauh lebih besar pada 20 m dibandingkan dengan beberapa milimeter.
Arah Masa Depan dan Tantangan yang Berkelanjutan
Tantangan teknis yang tersisa hingga akhir proyek mencakup pengembangan lebih lanjut desain resonator menuju peningkatan reproduktifitas dan penyelarasan yang lebih tepat. Di sisi lain, para peneliti sedang berupaya untuk lebih meningkatkan perangkat lunak untuk kontrol otomatis perutean komputer kuantum berbasis spin-photon.
Tentang proyek SPINNING
SPINNING didanai oleh Kementerian Federal Pendidikan dan Penelitian BMBF dengan ukuran pendanaan Quantum Computer Demonstration Setups dalam kerangka program Pemerintah Federal Quantum Technologies — dari Fundamentals to Market. Fraunhofer IAF memimpin konsorsium SPINNING yang terdiri dari enam universitas, dua lembaga penelitian nirlaba, lima perusahaan industri (UKM dan spin-off) dan 14 mitra terkait.
- Institut Fraunhofer untuk Fisika Keadaan Padat Terapan IAF (Koordinator)
- Institut Fraunhofer untuk Sistem Terintegrasi dan Teknologi Perangkat IISB
- Pusat Penelitian Jülich GmbH
- Institut Teknologi Karlsruhe (KIT)
- Universitas Konstanz
- Universitas Heidelberg
- Universitas Teknik Munich
- Universitas Ulm
- Bahan Berlian GmbH, Freiburg di Breisgau
- Teknologi Pencitraan NVision GmbH, Ulm
- Qinu GmbH, Karlsruhe
- Universitas Stuttgart
- Quantum Brilliance GmbH, Stuttgart
- Instrumen Swabia GmbH, Stuttgart
- 14 mitra terkait dari sains dan industri
RakyatPos.ID Network
