Hambatan besar yang selama ini menahan skala komputer kuantum kini mulai bergeser. Tim peneliti MIT Lincoln Laboratory merancang kabel ribbon fleksibel berdensitas tinggi yang bisa bekerja di suhu mendekati nol mutlak, lalu teknologi itu dilisensikan ke Maybell Quantum.
Terobosan ini penting karena komputer kuantum superkonduktor harus mengirim ribuan sinyal microwave berkecepatan tinggi dari perangkat kendali di suhu ruang ke chip pemroses yang sangat rapuh. Semua jalur input-output itu harus melewati dilution refrigerator, kriostat khusus yang menjaga inti sistem tetap sangat dingin.
Kabel koaksial lama mulai kewalahan
Selama ini, sistem kuantum mengandalkan bundel kabel koaksial semi-kaku untuk menghubungkan perangkat hangat dengan prosesor kuantum dingin. Cara ini masih cukup untuk prototipe kecil dengan sekitar 10 atau 20 qubit, tetapi menjadi masalah saat sistem harus melangkah ke ribuan qubit.
Masalah pertama ada pada ruang fisik. Kabel koaksial berbentuk bulat dan kaku memakan volume besar, sehingga cepat memenuhi area terbatas di dalam kriostat laboratorium.
Masalah kedua lebih sulit, karena berkaitan dengan panas. Logam seperti tembaga memang sangat baik menghantarkan listrik, tetapi juga sangat efektif membawa panas.
Akibatnya, bundel kabel koaksial berubah menjadi jalur kebocoran termal kecil yang membawa panas dari suhu ruang ke tahap paling dingin. Jika aliran panas ini melampaui kemampuan pendinginan sub-Kelvin, kestabilan sistem bisa terganggu dan keadaan kuantum yang rapuh ikut terdampak.
Ribbon tipis yang lebih hemat ruang
Untuk menekan batasan itu, tim MIT Lincoln Laboratory meninggalkan bentuk koaksial yang bulat dan kaku. Mereka memilih stripline ribbon ultra-rendah dan fleksibel dengan kepadatan tinggi.
Bentuk datarnya memungkinkan lebih banyak saluran sinyal dikemas dalam ruang yang jauh lebih kecil dibanding bundel koaksial konvensional. Hasilnya, kapasitas input-output sistem kuantum bisa naik tanpa memaksa pembesaran infrastruktur secara drastis.
Lapisan material pada kabel ribbon ini juga berfungsi sebagai penghalang termal yang efektif di antara tahap-tahap suhu bertingkat di dalam refrigerator. Kabel itu membantu menahan panas suhu ruang agar tidak merambat turun melalui jalur kabel.
Fleksibilitasnya menjadi keunggulan lain. Saat dilution refrigerator turun ke suhu operasional, rangka logam di dalamnya menyusut sangat ekstrem, dan kabel yang terlalu kaku sering retak atau bergeser dari posisi semula.
Kabel ribbon baru ini dapat mengikuti pergerakan tersebut dengan lentur. Dengan begitu, kabel lebih tahan rusak dan kualitas sinyal tetap terjaga saat sistem mendingin.
Siap masuk manufaktur skala besar
Keunggulan lain dari teknologi ini ada pada kesesuaiannya dengan proses manufaktur industri bervolume tinggi. Banyak solusi perangkat keras kuantum lain masih bergantung pada fabrikasi mahal dan khusus yang sulit diulang dalam skala besar.
Lewat lisensi ke Maybell Quantum, arsitektur kabel itu mulai dipakai untuk memperbarui kerangka kerja dilution refrigerator komersial. Integrasi tersebut ditujukan untuk menghadirkan tata letak kabel yang hemat ruang, andal, dan mudah diproduksi massal.
Bagi pengembang komputer kuantum, dampaknya besar karena jumlah qubit fisik bisa ditingkatkan dalam jejak laboratorium yang sama. Pergeseran dari kabel tembaga kaku berukuran besar ke ribbon kompak dan terisolasi membuka ruang baru bagi sistem kuantum untuk bergerak menuju komputer super yang lebih praktis dan lebih tahan gangguan.