Hefei, Bharata Online - Sebuah tim peneliti dari Universitas Sains dan Teknologi Tiongkok atau University of Science and Technology of China (USTC) telah mencapai kemajuan signifikan di bidang jaringan kuantum yang dapat diskalakan, membawa teknologi transformatif ini lebih dekat ke aplikasi dunia nyata. Temuan penting mereka telah dipublikasikan di Nature dan Science.
Tujuan utama ilmu informasi kuantum adalah penciptaan jaringan kuantum yang sangat efisien dan sangat aman, yang membutuhkan distribusi keterikatan kuantum jarak jauh — sebuah fenomena yang melibatkan koneksi unik antar partikel.
Keterikatan tersebut sangat penting untuk memungkinkan komunikasi kuantum yang aman dan menghubungkan komputer kuantum masa depan. Namun, hambatan utama adalah kehilangan sinyal dalam serat optik, di mana efisiensi transmisi menurun drastis seiring jarak, membuat jaringan skala besar menjadi tidak praktis.
Untuk mengatasi masalah ini, tim yang dipimpin oleh akademisi Pan Jianwei, berfokus pada konsep yang dikenal sebagai "pengulang kuantum", yang memecah tautan komunikasi panjang menjadi segmen yang lebih pendek, membangun keterikatan di dalam masing-masing segmen, dan kemudian menghubungkannya. Tantangan utamanya adalah keterikatan kuantum biasanya terlalu singkat untuk bertahan lebih lama daripada waktu yang dibutuhkan untuk menghubungkan segmen, sehingga mencegah repeater berfungsi secara efektif.
Tim USTC mengatasi keterbatasan mendasar ini dengan mengembangkan memori kuantum ion terperangkap yang berumur panjang, antarmuka ion-foton yang sangat efisien, dan protokol eksperimental dengan fidelitas tinggi. Bersama-sama, inovasi ini memungkinkan keterikatan kuantum yang bertahan jauh lebih lama daripada waktu yang dibutuhkan untuk membangun koneksi antar segmen.
Menurut USTC, ini adalah demonstrasi pertama di dunia tentang blok bangunan yang dapat diskalakan untuk repeater kuantum — langkah penting menuju jaringan kuantum jarak jauh.
Dalam terobosan terkait, tim menggunakan teknologi serupa untuk menghasilkan keterikatan fidelitas tinggi antara dua atom rubidium yang berjauhan. Dengan memanfaatkan ini, mereka mendemonstrasikan distribusi kunci kuantum independen perangkat (DI-QKD) melalui jaringan serat optik skala kota untuk pertama kalinya.
DI-QKD dianggap sebagai standar emas untuk komunikasi yang aman, karena keamanannya dijamin oleh hukum fisika kuantum, terlepas dari potensi cacat perangkat apa pun.
Tim tersebut berhasil mengimplementasikan DI-QKD melalui serat optik sepanjang 11 kilometer, memperluas jarak yang dapat dicapai sekitar 3.000 kali lipat dari hasil sebelumnya. Mereka juga mengkonfirmasi kelayakan pembuatan kunci aman pada jarak 100 kilometer, melampaui rekor internasional sebelumnya lebih dari dua orde besaran.
Para peneliti memuji hasil ini sebagai tonggak penting bagi Tiongkok di bidang komunikasi dan jaringan kuantum, menandakan bahwa jaringan kuantum berbasis serat optik sedang berkembang dari konsep teoretis menuju implementasi praktis.
"Jika, setelah upaya 10 hingga 15 tahun lagi, komputer kuantum universal menjadi kenyataan, kita dapat menggunakan modul dasar pengulang kuantum dan distribusi kunci kuantum yang independen dari perangkat untuk menghubungkan semua komputer kuantum ke dalam jaringan. Dengan cara ini, internet kuantum akan benar-benar menjadi kenyataan, memungkinkan persepsi informasi yang tepat di seluruh dunia dan menyediakan alat revolusioner untuk memahami dunia fisik," ujar Pan.
