Terobosan Baru dalam Pemrograman Sirkuit Optik: Komputasi Ringan Dengan Serat Setipis Rambut

Baru-baru ini, para ilmuwan di Universitas Heriot-Watt (Inggris) telah menemukan metode baru yang ampuh untuk memprogram sirkuit optik.
Metode ini mungkin memainkan peran penting dalam mewujudkan teknologi masa depan seperti jaringan komunikasi yang tidak dapat dipecahkan dan komputer kuantum ultracepat. Penelitian tersebut kini telah dipublikasikan di jurnal Nature Physics.
Mehul Malik, seorang ahli fisika eksperimental dan profesor fisika di Fakultas Teknik dan Ilmu Fisika di Universitas Heriot-Watt di Inggris, menjelaskan, "Cahaya dapat membawa sejumlah besar informasi, dan sirkuit optik, yang menghitung dengan cahaya daripada listrik, dipandang sebagai lompatan besar berikutnya dalam teknologi komputasi."
“Tetapi ketika sirkuit optik menjadi lebih besar dan kompleks, mereka semakin sulit untuk dikendalikan dan dibuat – yang dapat mempengaruhi kinerjanya. Penelitian kami menunjukkan pendekatan lain yang lebih umum untuk merancang sirkuit optik, menggunakan proses yang terjadi secara alami.”
Profesor Mehul Malik dan timnya melakukan penelitian menggunakan serat optik komersial. Banyak digunakan di seluruh dunia untuk mengirimkan Internet ke rumah dan bisnis individu, jenis serat ini lebih tipis dari lebar rambut manusia dan menggunakan cahaya untuk mengirimkan data.
Dengan memanfaatkan perilaku hamburan alami cahaya dalam serat optik, mereka menemukan bahwa sirkuit optik di dalam serat dapat diprogram dengan cara yang sangat tepat.
“Saat cahaya memasuki serat optik, cahaya tersebut menyebar dan bercampur dengan cara yang rumit. Dengan memahami proses kompleks ini dan secara tepat membentuk cahaya yang memasuki serat, kami telah menemukan cara untuk membuat sirkuit cahaya di tengah kekacauan ini.”
Sirkuit optik sangat penting untuk masa depan teknologi kuantum, yang dirancang pada tingkat mikroskopis dengan bekerja dengan atom atau foton individu (partikel cahaya). Teknologi ini mencakup komputer kuantum yang kuat dengan kekuatan pemrosesan yang besar dan jaringan komunikasi kuantum yang tidak dapat diretas.
Prof Mehul Malik menjelaskan, “Contohnya, sirkuit optik diperlukan di ujung jaringan komunikasi kuantum sehingga informasi dapat diukur setelah melakukan perjalanan jarak jauh. Sirkuit optik juga merupakan bagian penting dari komputer kuantum untuk melakukan perhitungan kompleks pada partikel cahaya.”
Komputer kuantum menjanjikan kemajuan signifikan di berbagai bidang seperti pengembangan obat-obatan, prediksi iklim, dan eksplorasi ruang angkasa. Pembelajaran mesin – kecerdasan buatan – adalah area lain di mana sirkuit optik digunakan untuk memproses data dalam jumlah besar dengan cepat.
Prof Mehul Malik menunjukkan bahwa kekuatan cahaya terletak pada multidimensinya: "Kita dapat mengkodekan banyak informasi pada satu partikel cahaya. Struktur spasialnya, struktur temporalnya, warnanya. Jika Anda dapat menghitung semua properti ini di pada saat yang sama, Anda dapat mengeluarkan kekuatan pemrosesan yang luar biasa."
Para peneliti juga menunjukkan bagaimana sirkuit optik yang dapat diprogram dapat digunakan untuk memanipulasi keterikatan kuantum. Ini adalah fenomena di mana dua atau lebih partikel kuantum, seperti foton, tetap terhubung meskipun jaraknya berjauhan. Keterikatan memainkan peran penting dalam banyak teknologi kuantum, seperti koreksi kesalahan dalam komputer kuantum dan penerapan jenis enkripsi kuantum yang paling aman.
Prof Mehul Malik dan kelompok penelitiannya di Beyond Binary Quantum Information Laboratory Universitas Heriot-Watt melakukan penelitian dengan berkolaborasi dengan para sarjana dari institusi seperti Lund University di Swedia, Sapienza University of Rome di Italia, dan University of Twente di Belanda.
Penelitian ini didanai oleh QuantERA, jaringan terkemuka Eropa yang terdiri dari 39 organisasi pendanaan penelitian publik (rfo) dari 31 negara, termasuk Badan Promosi Penelitian Austria (FFG) – badan pendanaan nasional Austria untuk penelitian dan pengembangan industri; dan Dewan Riset Eropa (ERC) – organisasi pendanaan UE untuk penelitian mutakhir.