Majorana 1, Chip Kuantum dari Microsoft yang Menjadi Terobosan Besar
- Microsoft menciptakan qubit topologis pertama di dunia pada Februari 2025
- Qubit ini dapat menyimpan informasi dalam cara baru yang berpotensi menjadi lompatan besar bagi teknologi kuantum
- Desain prosesor Majorana 1 mampu menampung hingga satu juta qubit, memungkinkan berbagai pencapaian besar
Microsoft resmi mengumumkan pencapaian penting dalam dunia komputasi kuantum dengan menciptakan qubit topologis pertama di dunia pada Februari 2025. Qubit ini menyimpan informasi dalam cara baru yang berpotensi menjadi lompatan besar bagi teknologi kuantum.
Dalam waktu yang sama, para peneliti juga menerbitkan makalah ilmiah di Nature serta peta jalan pengembangan lebih lanjut.
Desain prosesor Majorana 1 diklaim mampu menampung hingga satu juta qubit, jumlah yang mungkin cukup untuk merealisasikan berbagai pencapaian besar. Ini termasuk memecahkan kode kriptografi dan mempercepat desain obat serta material baru.
Jika klaim ini benar, Microsoft bisa saja melampaui pesaingnya seperti IBM dan Google. Namun, penelitian yang dipublikasikan sejauh ini hanya menunjukkan sebagian dari klaim tersebut, dan masih banyak tantangan yang harus diatasi. Lantas, apa sebenarnya qubit topologis, dan mengapa komputasi kuantum begitu dinantikan?
1. Apa Itu Qubit dan Mengapa Penting?
Komputer kuantum pertama kali dicetuskan pada tahun 1980-an. Jika komputer biasa menyimpan informasi dalam bit yang hanya bernilai 0 atau 1, sedangkan komputer kuantum menyimpan informasi dalam bit kuantum, atau qubit.
Qubit memungkinkan komputer berada dalam kombinasi keduanya sekaligus berkat prinsip superposisi dalam mekanika kuantum. Ibaratnya, jika bit biasa seperti panah yang hanya bisa menunjuk ke atas atau ke bawah, qubit adalah panah yang bisa mengarah ke berbagai sudut sekaligus.
Kemampuan ini membuat komputer kuantum jauh lebih cepat dalam tugas tertentu, seperti memecahkan kode atau mensimulasikan suatu peristiwa.
Sayangnya, qubit sangat sulit dibuat dan dikendalikan, karena interaksi dengan lingkungan luar bisa merusak status kuantumnya. Untuk mengatasinya, para ilmuwan telah mencoba berbagai metode, seperti menggunakan atom dalam medan listrik atau arus superkonduktor yang berputar dalam lingkaran kecil.
2. Kawat kecil dan partikel unik
Microsoft menggunakan pendekatan unik dalam menciptakan qubit topologis, yaitu dengan memanfaatkan partikel Majorana. Partikel ini pertama kali diprediksi oleh fisikawan Italia, Ettore Majorana, pada tahun 1937 dan tidak ditemukan secara alami seperti elektron atau proton.
Majorana hanya bisa muncul dalam material langka yang disebut topological superconductor. Materi ini membutuhkan desain material khusus dan harus didinginkan hingga suhu sangat rendah.
Karena sifatnya yang sangat unik, Majorana biasanya hanya diteliti di universitas dan jarang digunakan dalam aplikasi praktis. Namun, tim Microsoft mengklaim telah berhasil menjebak sepasang partikel Majorana di ujung dua kawat kecil untuk membentuk qubit.
Nilai qubit ini diukur menggunakan gelombang mikro dengan melihat apakah elektron berada di salah satu kawat atau berpindah ke kawat lainnya.
3. Qubit yang dikepang
Microsoft memilih pendekatan yang rumit ini karena keunggulan unik dari partikel Majorana. Dengan menukar posisi partikel ini atau mengukurnya dengan cara tertentu, mereka bisa dikepang (braided) sehingga lebih tahan terhadap gangguan dari luar. Ini membuatnya "kebal" terhadap kesalahan.
Secara teori, komputer kuantum berbasis Majorana bisa sepenuhnya bebas dari kesalahan qubit yang sering terjadi pada desain lain. Teknologi kuantum yang ada saat ini rentan terhadap kesalahan, sehingga biasanya dibutuhkan ratusan qubit fisik untuk membentuk satu logical qubit yang andal.
Meskipun Microsoft dinilai terlambat dalam perlombaan komputasi kuantum, mereka berharap temuan ini bisa mengejar ketertinggalan dengan raksasa teknologi lain.
4. Tantangan dalam komputasi kuantum
Meski terdengar menjanjikan, komputer kuantum berbasis Majorana tidak sepenuhnya bebas dari kesalahan. Salah satu operasi penting dalam komputasi kuantum, yang disebut T-gate, masih tidak bisa dilakukan tanpa kesalahan.
Namun, dibandingkan dengan metode lain, memperbaiki kesalahan pada T-gate jauh lebih sederhana daripada koreksi kesalahan pada platform kuantum konvensional. Artinya, meskipun chip kuantum Majorana tidak sempurna, ia tetap menawarkan stabilitas lebih tinggi dibanding pesaingnya.
Ke depan, Microsoft akan terus mengembangkan roadmap mereka dengan membangun kumpulan qubit yang semakin besar. Para ilmuwan akan mengamati dengan saksama bagaimana prosesor kuantum ini beroperasi. Sementara itu, penelitian tentang partikel Majorana akan terus berlanjut di berbagai universitas di seluruh dunia.
Referensi
"Microsoft unveils Majorana 1, the world’s first quantum processor powered by topological qubits". Diakses pada Maret 2025. Microsoft.
Aghaee, Morteza, Alejandro Alcaraz Ramirez, Zulfi Alam, Rizwan Ali, Mariusz Andrzejczuk, Andrey Antipov, Mikhail Astafev, et al. “Interferometric Single-Shot Parity Measurement in InAs–Al Hybrid Devices.” Nature 638, no. 8051 (February 19, 2025).
"Microsoft just claimed a quantum breakthrough. A quantum physicist explains what it means". Diakses pada Maret 2025. The Conversation.
