Para peneliti telah mengembangkan superkonduktor baru berdasarkan germanium, bahan yang sudah ada di mana-mana dalam industri komputasi, yang berpotensi membuka kemajuan signifikan dalam teknologi komputer kuantum. Terobosan ini mengatasi rintangan penting dalam komputasi kuantum: kebutuhan akan material yang menunjukkan superkonduktivitas dan dapat diintegrasikan secara mulus ke dalam proses fabrikasi chip yang ada.
Apa itu Superkonduktivitas dan Mengapa Itu Penting?
Superkonduktor adalah bahan yang mampu menghantarkan listrik dengan hambatan nol. Properti ini sangat berharga dalam perangkat listrik apa pun, karena menghilangkan kehilangan energi akibat panas. Yang terpenting dalam komputasi kuantum, superkonduktor juga menjaga koherensi kuantum – sebuah fenomena penting untuk manipulasi dan penyimpanan informasi kuantum.
Tantangan Mengintegrasikan Superkonduktor ke dalam Komputasi
Superkonduktor sebelumnya, meskipun efektif, sering kali dibuat dari bahan yang tidak biasa dan sulit untuk dikerjakan. Hal ini menimbulkan hambatan yang signifikan untuk menggabungkannya ke dalam perangkat komputasi praktis, khususnya komputer kuantum yang memerlukan sirkuit kompleks.
Pendekatan Baru: Germanium yang Didoping Gallium
Peter Jacobson di Universitas Queensland, Australia, dan timnya telah menciptakan superkonduktor berbasis germanium dengan memasukkan galium ke dalam material melalui proses yang disebut doping. Tidak seperti upaya sebelumnya pada kombinasi serupa, yang terbukti tidak stabil, tim Jacobson menggunakan iradiasi sinar-X untuk memaksa distribusi galium yang lebih seragam dalam film germanium. Hal ini menghasilkan struktur yang stabil dan berpola.
Persyaratan Pendinginan Super & Lanskap Komputasi Kuantum
Penting untuk dicatat bahwa superkonduktor baru ini, seperti superkonduktor yang sudah ada, tidak beroperasi pada suhu kamar. Ia memerlukan suhu yang sangat rendah – khususnya, 3,5 kelvin (-270°C/-453°F) – agar dapat berfungsi. Meskipun hal ini menghilangkan penggunaannya pada perangkat konsumen pada umumnya, David Cardwell dari Universitas Cambridge berpendapat bahwa ini sempurna untuk komputasi kuantum, yang sudah memerlukan pendinginan super.
“Ini bisa menjadi transformasional bagi kuantum,” kata Cardwell. “Ini memberikan tingkat fungsionalitas yang benar-benar baru, karena Anda mempunyai lingkungan yang sangat dingin. Menurut saya, itulah titik awal yang jelas.”
Mengatasi Masalah Cacat Struktur Kristal
Upaya sebelumnya untuk menggabungkan superkonduktor dengan semikonduktor (komponen utama perangkat komputasi) mengakibatkan cacat pada struktur kristal – sebuah hambatan utama untuk aplikasi praktis. Cacat ini menyebabkan penyerapan sinyal dan mengganggu operasi kuantum yang tepat.
“Gangguan sebenarnya merupakan efek parasit dalam teknologi kuantum,” jelas Jacobson. “Ini menyebabkan penyerapan sinyal Anda.”
Struktur Kristal Seragam untuk Peningkatan Fungsionalitas
Superkonduktor germanium yang didoping galium yang baru dikembangkan mengatasi masalah ini dengan memungkinkan lapisan material dan lapisan silikon (semikonduktor umum lainnya) berada tepat di atas satu sama lain tanpa mengganggu struktur kristal. Hal ini membuka jalan bagi pembuatan chip terintegrasi yang memanfaatkan keunggulan unik semikonduktor dan superkonduktor. Chip gabungan ini berpotensi meningkatkan efisiensi dan keandalan komputer kuantum secara drastis.
Kesimpulannya, penciptaan superkonduktor germanium yang stabil dan mudah diproduksi merupakan langkah maju yang signifikan dalam komputasi kuantum. Dengan mengatasi masalah terkait integrasi material dan cacat struktur kristal, inovasi ini membuka kemungkinan bagi teknologi kuantum yang lebih kuat dan andal
