NASA Meningkatkan Komunikasi Komputer Kuantum Jarak Jauh Melalui PEACOQ

Badan Penerbangan dan Antariksa Amerika (NASA) mengembangkan perangkat untuk membantu komputer kuantum berkomunikasi jarak jauh.

Para ilmuwan di di Laboratorium Propulsi Jet NASA (JPL) dan Caltech berhasil mengembangkan detektor Performance-Enhanced Array for Counting Optical Quanta (PEACOQ), yang dapat menghitung foton tunggal atau partikel cahaya kuantum dalam jumlah besar dan dengan presisi luar biasa. Menurut laman resmi NASA, detektor ini mencapai tingkat penghitungan maksimum sekitar 1,5 miliar foton per detik, seraya mempertahankan efisiensi tinggi dan kebisingan yang rendah.

"Teknologi detektor baru seperti PEACOQ yang dapat mengukur foton tunggal dengan presisi sepersekian nanodetik memungkinkan pengiriman informasi kuantum dengan kecepatan lebih tinggi, lebih jauh," kata anggota tim proyek PEACOQ Ioana Craiciu.

Sebagai informasi, komputer kuantum menjanjikan pengoperasian jutaan kali lebih cepat daripada komputer konvensional. Tetapi untuk berkomunikasi jarak jauh, komputer kuantum memerlukan jaringan komunikasi kuantum khusus. Komputer konvensional mengirimkan data melalui modem dan jaringan telekomunikasi dengan membuat salinan informasi sebagai rangkaian 1 dan 0, yang juga disebut bit. Bit-bit tersebut kemudian ditransmisikan melalui kabel sepanjang serat optik dan melalui ruang angkasa melalui kilatan cahaya atau pulsa gelombang radio. Saat diterima, bit-bit tersebut dipasang kembali untuk membuat ulang data yang awalnya dikirim.

Sementara komputer kuantum berkomunikasi secara berbeda. Mereka menyandikan informasi sebagai bit kuantum atau qubit dalam partikel fundamental, seperti elektron dan foton, yang tidak dapat disalin dan ditransmisikan ulang tanpa dihancurkan. Menambah kerumitan, informasi kuantum yang ditransmisikan melalui serat optik melalui foton yang disandikan mengalami degradasi hanya setelah beberapa puluh mil. Hal inilah yang sangat membatasi ukuran jaringan apa pun di masa depan.

Agar komputer kuantum dapat berkomunikasi di luar batasan ini, jaringan kuantum optik ruang bebas khusus dapat menyertakan "node" ruang angkasa di atas satelit yang mengorbit Bumi. Node-node itulah yang akan menyampaikan data dengan menghasilkan pasangan foton terjerat yang akan dikirim ke dua terminal komputer kuantum yang terpisah ratusan atau bahkan ribuan mil satu sama lain. Agar foton ini diterima oleh terminal komputer kuantum di darat, detektor yang sangat sensitif seperti PEACOQ diperlukan untuk mengukur secara tepat waktu yang diterima setiap foton dan mengirimkan data yang dikandungnya.

Didanai oleh program Space Communications and Navigation (SCaN) NASA, detektor PEACOQ berukuran hanya 13 mikron, yang terdiri dari 32 kawat nano superkonduktor niobium nitrida pada chip silikon dengan konektor yang menyebar seperti bulu dari senama detektor. Bahkan, setiap nanowire PEACOQ tersebut berukuran 10.000 kali lebih tipis dari rambut manusia. Sangan sensitif, detektor itu harus dijaga pada suhu kriogenik hanya satu derajat di atas nol mutlak, atau minus 458 derajat Fahrenheit. Hal ini membuat kawat nano dalam keadaan superkonduktor, yang diperlukan agar dapat mengubah foton yang diserap menjadi pulsa listrik yang mengirimkan data kuantum.

"Dalam waktu dekat, PEACOQ akan digunakan dalam percobaan laboratorium untuk mendemonstrasikan komunikasi kuantum pada tingkat yang lebih tinggi atau jarak yang lebih jauh. Dalam jangka panjang, ini bisa memberikan jawaban atas pertanyaan tentang bagaimana kami mentransmisikan data kuantum ke seluruh dunia," kata Craiciu.

Berupaya untuk mengaktifkan komunikasi optik bebas ruang antara ruang angkasa dan Bumi, PEACOQ didasarkan pada detektor yang dikembangkan untuk demonstrasi teknologi Deep Space Optical Communications (DSOC) NASA. DSOC sendiri akan diluncurkan dengan misi Psyche NASA akhir tahun ini untuk menunjukkan bagaimana komunikasi optik bandwidth tinggi antara Bumi dan ruang angkasa dapat bekerja di masa depan.