Mengenal 6 Perusahaan Penggerak Komputasi Kuantum Fotonik

Perkembangan teknologi komputasi kuantum terus melaju pesat dalam beberapa tahun terakhir. Jika sebelumnya banyak perusahaan teknologi fokus pada pendekatan berbasis silikon untuk membangun komputer kuantum, kini muncul pendekatan lain yang semakin menarik perhatian, yaitu komputasi kuantum fotonik. Teknologi ini memanfaatkan partikel cahaya sebagai elemen utama dalam pemrosesan informasi kuantum.

Pendekatan fotonik dianggap sebagai salah satu jalur paling menjanjikan untuk membangun komputer kuantum yang lebih stabil, efisien, dan dapat digunakan dalam skala besar. Berbeda dengan beberapa teknologi kuantum lain yang memerlukan sistem pendingin ekstrem hingga mendekati nol mutlak, komputasi kuantum fotonik memiliki potensi untuk beroperasi pada suhu ruang. Hal ini membuatnya lebih praktis untuk diterapkan dalam berbagai industri di masa depan.

Dalam artikel ini, kita akan mengenal lebih dekat konsep komputasi kuantum fotonik serta enam perusahaan global yang sedang aktif mengembangkan teknologi tersebut pada tahun 2024.

 
Mengenal Komputasi Kuantum Fotonik

Komputasi kuantum fotonik adalah jenis komputasi kuantum yang menggunakan foton, atau partikel cahaya, sebagai representasi qubit. Qubit merupakan unit dasar informasi dalam komputer kuantum, yang berfungsi mirip dengan bit dalam komputer klasik. Perbedaannya, bit hanya memiliki dua nilai yaitu 0 atau 1, sedangkan qubit dapat berada pada keadaan 0 dan 1 secara bersamaan berkat fenomena fisika yang disebut superposisi kuantum.

Dalam sistem fotonik, foton digunakan untuk membawa dan memproses informasi kuantum. Biasanya, sistem ini terdiri dari beberapa komponen utama, seperti cincin penyimpanan foton dan unit penyebar atau scattering unit. Arah pergerakan foton dapat digunakan untuk menentukan nilai informasi yang dibawanya, apakah 0 atau 1.

Menariknya, karena sifat unik mekanika kuantum, foton juga dapat berada pada dua keadaan tersebut secara bersamaan. Kondisi ini memungkinkan komputer kuantum memproses informasi dengan cara yang jauh lebih kompleks dan cepat dibandingkan komputer konvensional.

Unit penyebar dalam sistem ini berfungsi sebagai pengode (encoder) yang mengarahkan foton menuju suatu rongga kecil yang hanya berisi satu atom. Ketika foton berinteraksi dengan atom tersebut, akan terbentuk suatu keadaan kuantum yang saling terhubung. Dengan kata lain, perubahan pada salah satu partikel dapat memengaruhi yang lainnya, bahkan jika keduanya terpisah oleh jarak tertentu.

Teknologi ini memiliki sejumlah keunggulan penting, di antaranya:

• Komponen sistem yang relatif lebih sederhana
• Kemampuan menjalankan berbagai operasi kuantum
• Potensi bekerja pada suhu ruang tanpa pendinginan ekstrem

Keunggulan tersebut menjadikan komputasi kuantum fotonik sebagai salah satu pendekatan yang dinilai paling realistis untuk menghadirkan komputer kuantum berskala besar di masa depan.

 
Enam Perusahaan Pengembang Komputasi Kuantum Fotonik

Seiring meningkatnya minat terhadap teknologi ini, sejumlah perusahaan teknologi dan startup di berbagai negara mulai mengembangkan solusi komputasi kuantum berbasis fotonik. Berikut enam perusahaan yang menjadi pemain penting dalam bidang ini.

1. Quantum Source
   Quantum Source merupakan perusahaan komputasi kuantum fotonik asal Israel yang didirikan pada tahun 2021 oleh Oded Melamed, Gil Semo, dan Dan Charash. Perusahaan ini juga mendapat dukungan ilmiah dari Profesor Barak Dayan.Quantum Source mengembangkan pendekatan inovatif untuk membangun komputer kuantum berskala besar yang tahan terhadap kesalahan (fault-tolerant). Pendekatan tersebut menggabungkan qubit fotonik dengan qubit atomik dalam sebuah chip fotonik yang dirancang khusus.

   Arsitektur yang digunakan memanfaatkan konsep cavity quantum electrodynamics (cavity-QED). Dalam sistem ini, atom tunggal yang terperangkap di dalam chip bertindak sebagai sumber foton sekaligus sebagai penghubung antara atom dan foton.

   Pendekatan ini memungkinkan pembentukan cluster state fotonik tiga dimensi, yang sangat penting untuk membangun sistem komputasi kuantum berskala besar. Dengan desain yang bersifat deterministik, sistem ini dapat mengurangi kebutuhan operasi kompleks yang biasanya dibutuhkan pada pendekatan lain.

   Selain itu, teknologi ini juga memungkinkan komputer kuantum beroperasi pada suhu ruang dan memiliki ukuran yang relatif kompak, bahkan dapat dirancang sebesar server. 

2. Xanadu Quantum Technologies
   Xanadu Quantum Technologies adalah perusahaan teknologi asal Kanada yang dikenal sebagai salah satu pionir dalam pengembangan komputer kuantum fotonik. Perusahaan ini didirikan pada tahun 2016 oleh Christian Weedbrook dengan tujuan menciptakan komputer kuantum yang dapat digunakan oleh banyak orang di berbagai sektor.

   Untuk mencapai tujuan tersebut, Xanadu mengadopsi pendekatan full-stack, yaitu mengembangkan seluruh ekosistem teknologi secara menyeluruh mulai dari perangkat keras, perangkat lunak, hingga penelitian ilmiah.Saat ini, perusahaan dan peneliti dapat mengakses komputer kuantum fotonik milik Xanadu melalui layanan Xanadu Quantum Cloud (XQC). Selain itu, Xanadu juga menyediakan pustaka aplikasi bernama Strawberry Fields untuk membantu pengembangan algoritma kuantum.

   Perusahaan ini juga aktif mengembangkan bidang quantum machine learning melalui proyek open-source bernama PennyLane, yang kini banyak digunakan oleh komunitas peneliti kuantum di seluruh dunia.

3. ORCA Computing
   Perusahaan berikutnya adalah ORCA Computing yang berbasis di London, Inggris. Perusahaan ini lahir dari penelitian yang dilakukan oleh Ultra-fast and Non-linear Quantum Optics Group di University of Oxford. Penelitian tersebut dipimpin oleh Profesor Ian Walmsley bersama para ilmuwan seperti Josh Nunn dan Kris Kaczmarek.

   Dalam penelitian tersebut ditemukan bahwa memori kuantum jangka pendek dapat digunakan untuk menyinkronkan operasi fotonik dalam sistem komputasi kuantum. Hal ini sangat penting karena sinkronisasi menjadi salah satu tantangan utama dalam pengembangan komputer kuantum berbasis cahaya.

   Untuk mengatasi masalah tersebut, ORCA Computing mengembangkan teknologi yang dikenal sebagai ORCA Quantum Memory. Teknologi ini memungkinkan sistem komputasi kuantum fotonik bekerja lebih stabil tanpa harus mengorbankan efisiensi atau kinerja.

   Perusahaan ini resmi didirikan pada tahun 2019 oleh Ian Walmsley, Richard Murray, Josh Nunn, dan Cristina Escoda.

4. PsiQuantum
   PsiQuantum merupakan salah satu perusahaan paling ambisius dalam pengembangan komputer kuantum fotonik. Perusahaan ini terdiri dari tim yang mencakup fisikawan kuantum, insinyur semikonduktor, insinyur perangkat lunak, hingga arsitek sistem komputer.

   Didirikan pada tahun 2015 oleh Jeremy O’Brien, Terry Rudolph, Pete Shadbolt, dan Mark Thompson, PsiQuantum berbasis di kawasan teknologi terkemuka dunia yaitu Silicon Valley.

   PsiQuantum menarik perhatian global karena targetnya yang sangat ambisius, yaitu membangun komputer kuantum dengan satu juta qubit. Jika target tersebut berhasil dicapai, komputer kuantum tersebut berpotensi menyelesaikan berbagai permasalahan kompleks yang tidak dapat ditangani komputer klasik saat ini.

   Pendekatan fotonik dipilih karena dianggap memiliki potensi terbaik untuk mencapai skala besar yang dibutuhkan dalam komputasi kuantum praktis.

5. Quandela
   Quandela adalah startup teknologi kuantum yang berbasis di Paris, Prancis. Perusahaan ini mengembangkan sumber cahaya kuantum solid-state yang dirancang khusus untuk menghasilkan foton berkualitas tinggi yang dapat digunakan dalam komputasi kuantum.

   Teknologi ini memungkinkan pengembangan generasi baru komputer kuantum yang memanfaatkan manipulasi partikel cahaya sebagai media pemrosesan informasi.

   Quandela didirikan pada tahun 2017 oleh Niccolo Somaschi, Pascale Senellart, dan Valerian Giesz.

6. QuiX Quantum
   Perusahaan terakhir dalam daftar ini adalah QuiX Quantum yang berbasis di Enschede, Belanda. Startup ini didirikan pada tahun 2019 oleh Dr. Hans van den Vlekkert, Dr. Jelmer Renema, serta sejumlah profesor dari University of Twente.Tim QuiX terdiri dari para insinyur fotonika kuantum dengan latar belakang di bidang fotonika terintegrasi dan teknologi kuantum.

   Fokus utama perusahaan ini adalah mengembangkan solusi fotonik terintegrasi yang dapat digunakan secara praktis dalam sistem komputasi kuantum. Teknologi yang dikembangkan dirancang agar:

   • Mudah diskalakan
   • Siap menghadapi perkembangan teknologi masa depan
   • Dapat digunakan secara plug-and-play

   Pendekatan ini diharapkan dapat mempercepat adopsi komputasi kuantum di berbagai industri.

 
Masa Depan Komputasi Kuantum Fotonik

Perkembangan komputasi kuantum fotonik menunjukkan bahwa teknologi kuantum tidak lagi sekadar konsep ilmiah, tetapi mulai memasuki tahap pengembangan menuju aplikasi nyata.

Dengan keunggulan seperti kemampuan bekerja pada suhu ruang dan potensi skalabilitas yang tinggi, pendekatan fotonik berpeluang menjadi salah satu teknologi utama dalam membangun komputer kuantum generasi berikutnya.

Jika penelitian dan pengembangan terus berkembang, bukan tidak mungkin dalam beberapa dekade mendatang komputer kuantum berbasis foton akan digunakan untuk memecahkan berbagai masalah kompleks di bidang kesehatan, energi, keuangan, hingga kecerdasan buatan.

Perusahaan-perusahaan yang disebutkan di atas menjadi bagian penting dari ekosistem inovasi tersebut dan kemungkinan besar akan memainkan peran besar dalam menentukan arah masa depan komputasi kuantum dunia.