Fisikawan Membuat Terobosan Dengan Perangkat Kuantum Baru

Tim fisikawan di Universitas Wina telah menciptakan perangkat kuantum baru yang disebut memristor kuantum, yang dapat menggabungkan dunia kecerdasan buatan (AI) dan teknologi kuantum. Eksperimen ini, yang dilakukan bersama dengan Dewan Riset Nasional (CNR) dan Politeknik Milano di Italia, direalisasikan pada prosesor kuantum terintegrasi yang beroperasi pada foton tunggal.

Penelitian ini diterbitkan di jurnal Nature Photonics.

Menemukan Memristor

Aplikasi kecerdasan buatan bergantung pada jaringan saraf yang terinspirasi oleh struktur biologis otak manusia, dan mereka dilatih secara matematis sampai mereka dapat melakukan tugas manusia seperti pengenalan wajah, mengemudi, atau menginterpretasikan gambar. Salah satu area fokus penelitian utama dalam bidang ini, baik di akademisi maupun industri, adalah integrasi perangkat yang dapat melakukan komputasi dengan cepat dan efisien.

Pada tahun 2008, ada lompatan besar dalam bidang ini dengan penemuan memristor, yang merupakan perangkat yang mengubah resistansinya tergantung pada memori arus sebelumnya. Setelah penemuan memristor, ilmuwan menemukan bahwa perilaku memristor mirip dengan sinapsis saraf. Ini menyebabkan memristor menjadi bagian utama dari arsitektur neuromorfik.

Mengembangkan Memristor Kuantum

Kelompok fisikawan eksperimental dipimpin oleh Prof. Phillip Walther dan Dr. Roberto Osellame, dan mereka menunjukkan bagaimana perangkat dengan perilaku yang sama dengan memristor dapat dibuat. Perangkat ini juga bekerja pada keadaan kuantum dan dapat mengkodekan dan mengirimkan informasi kuantum, sehingga disebut “memristor kuantum”. Ini sangat sulit untuk membuat perangkat seperti itu karena dinamika memristor, yang sering bertentangan dengan perilaku kuantum biasa.

Tim ini bergantung pada foton tunggal dan kemampuan mereka untuk berpropagasi secara bersamaan dalam superposisi dari dua atau lebih jalur. Ini yang secara dramatis membantu tim merealisasikan perangkat seperti itu.

Mereka melakukan eksperimen di mana foton tunggal dipropagasi sepanjang waveguide yang dilaser pada substrat kaca. Foton tunggal ini dipandu pada superposisi dari beberapa jalur, dan salah satu jalur ini digunakan untuk mengukur fluks foton yang bergerak melalui perangkat. Jumlah foton ini memodulasi transmisi pada output lain, yang mencapai perilaku yang diinginkan mirip dengan memristor.

Peneliti juga dapat melakukan simulasi yang menunjukkan bahwa jaringan optik dengan memristor kuantum dapat digunakan untuk mempelajari tugas klasik dan kuantum. Ini yang menyebabkan tim percaya bahwa memristor kuantum adalah apa yang dibutuhkan untuk menggabungkan bidang kecerdasan buatan dan komputasi kuantum.

Michele Spagnolo adalah penulis pertama penelitian ini.

“Membuka potensi penuh sumber daya kuantum dalam kecerdasan buatan adalah salah satu tantangan terbesar dalam penelitian saat ini dalam fisika kuantum dan ilmu komputer,” kata Spagnolo.