Babak Pertama Pengembangan Komputer Kuantum

Dalam eksperimennya, Wineland menjebak ion Berrylium dengan medan listrik. Partikel bermuatan itu diisolasi dari panas dan radiasi di lingkungannya. Caranya, dengan melakukan eksperimen di ruang vakum pada suhu yang sangat rendah.

Salah satu rahasia dalam penelitian Wineland adalah penggunaan laser untuk menciptakan pulsa laser. Laser membantu menempatkan ion pada energi terendahnya sehingga memudahkan peneliti mengobservasi perilakunya. Laser juga membantu menempatkan ion pada kondisi superposisi.

Dengan laser, sebagai salah satu contoh, ion bisa ditempatkan di antara dua level energi, dengan peluang bisa berakhir di level energi rendah ataupun tinggi. Dalam kondisi itu superposisi energi suatu partikel bisa dipelajari.

Sementara itu, Haroche melakukan metode berbeda dengan cara mengobservasi cahaya yang dijebak. Cahaya diisolasi dengan dua cermin berbahan superkonduktor. Percobaan juga dilakukan di suhu hampir nol mutlak (-273 derajat Celsius).

Cermin superkonduktor memiliki kemampuan memantulkan yang luar biasa. Cahaya bisa dipantulkan di ruang antar cermin yang hanya sekitar 3 cm selama hampir sepersepuluh detik sebelum diserap.

Berkebalikan dengan Wineland yang memanipulasi ion dengan foton, Haroche memanipulasi foton dengan ion. Wineland mengirimkan atom Rydberg ke ruang antara dua cermin sedemikian sehingga perilaku foton bisa dimanipulasi.

Interaksi antara atom dan foton mengubah fase kuantum atom. Jika atom diibaratkan sebuah gelombang, puncak dan lembahnya bergantian. Saat atom meninggalkan ruang antar cermin, foton di dalamnya bisa dilihat ada tidaknya. Jika tak ada foton, maka tak ada pergantian fase.

Dasar Teknologi Komputer Kuantum

Aplikasi dari isolasi ion merupakan dasar dari penciptaan komputer kuantum. Unit dasar komputer saat ini adalah bit, masih berbasis pada kode biner. Bit hanya dapat bernilai 1 atau 0.  

Dalam kuantum komputer, unit dasarnya adalah bit kuantum (qubit). Qubit layaknya kucing Schrödinger. Qubit bisa bernilai 1 atau 0 sekaligus. Dengan prinsip ini, komputer masa depan mampu menampung dan memroses lebih banyak data sehingga lebih cepat.

Panitia nobel menyatakan bahwa komputer kuantum akan menjadi keseharian manusia dalam abad 21 ini, menjadi sebuah revolusi, sebagaimana komputer kasik menjadi revolusi di abad 20 lalu.

Isolasi ion juga mendasari teknologi jam atom masa depan. Jam saat ini berbasis atom sesium. Sementara, jam atom masa depan berbasis cahaya tampak, sehingga sering juga disebut jam optik. Jam optik akan jauh lebih tepat dari jam saat ini.

Dengan adanya jam optik, variasi gravitas dan perjalanan waktu bisa diukur. Semakin besar gravitasi, semakin lambat berjalannya waktu. Hal ini mungkin akan bermanfaat bagi pengembangan GPS yang selama ini didasarkan pada sinyal satelit dengan waktu yang secara rutin dikalibrasi.

Riset Haroche dan Wineland menjadi babak pertama pengembangan komputer kuantum dimana dasar pengetahuan ditegakkan. Riset ini mungkin seperti penemuan struktur DNA oleh watson dan Crick yang kemudian menjadi dasar dari rekayasa genetika.