Bayangkan kita sedang membangun komputer tercanggih di dunia, sebuah mesin kuantum yang menjanjikan untuk menyelesaikan masalah yang tidak mungkin dipecahkan oleh komputer biasa. Namun, tiba-tiba ada sesuatu dari luar angkasa yang datang tanpa diundang: sinar kosmik. Partikel berenergi tinggi yang melesat dari galaksi jauh ini ternyata bisa membuat komputer kuantum “ngadat”. Inilah temuan menarik dari studi terbaru yang diterbitkan di Nature Communications pada tahun 2025.
Artikel ini membahas penelitian Patrick M. Harrington dan timnya, yang menunjukkan bagaimana sinar kosmik memengaruhi susunan qubit superkonduktor, komponen inti komputer kuantum.
Baca juga artikel tentang: Kamera 3,2 Gigapiksel di Teleskop Rubin: Tonggak Baru dalam Observasi Alam Semesta
Apa Itu Qubit dan Mengapa Penting?
Komputer biasa yang kita gunakan sehari-hari bekerja dengan unit informasi bernama bit, yang hanya bisa bernilai 0 atau 1. Namun komputer kuantum bekerja dengan qubit (quantum bit), yang bisa berada di 0, 1, atau keduanya sekaligus berkat prinsip superposisi dalam mekanika kuantum.
Hal ini membuat komputer kuantum jauh lebih kuat dalam menyelesaikan perhitungan tertentu, seperti memecahkan kode sandi kompleks, merancang obat baru, hingga mensimulasikan alam semesta.
Namun, ada satu masalah besar: qubit sangat rapuh. Gangguan sekecil apa pun, entah dari getaran, panas, atau radiasi bisa membuatnya kehilangan informasi. Itulah yang disebut error kuantum.
Dari Mana Datangnya Gangguan?
Di laboratorium, para ilmuwan sudah berusaha keras melindungi qubit. Mereka menaruhnya dalam suhu mendekati nol mutlak (-273°C), di dalam ruang hampa, dan dengan isolasi ketat. Tapi ternyata, ada “tamu tak diundang” yang sulit diusir: sinar kosmik.
Sinar kosmik adalah partikel berenergi tinggi yang berasal dari luar angkasa, bisa dari Matahari, supernova, atau bahkan galaksi jauh. Ketika partikel ini menabrak atmosfer Bumi, mereka menghasilkan hujan partikel sekunder (seperti proton, neutron, dan muon) yang bisa sampai ke permukaan Bumi, bahkan masuk ke laboratorium canggih.
Dan di sinilah masalahnya: partikel-partikel itu bisa masuk ke chip komputer kuantum dan mengganggu banyak qubit sekaligus.
Penelitian: Mengawasi Qubit dan Sinar Kosmik Bersamaan
Untuk memahami seberapa besar masalah ini, tim peneliti melakukan eksperimen unik. Mereka membangun sistem yang bisa mendeteksi sinar kosmik dan qubit secara sinkron.
- Mereka menggunakan detektor sinar kosmik yang mampu merekam kapan partikel berenergi tinggi melewati laboratorium.
- Pada saat yang sama, mereka memonitor energi qubit superkonduktor (jenis khusus qubit yang paling populer saat ini).
- Eksperimen dilakukan pada chip silikon kecil berukuran 5 × 5 × 0,35 cm³, dengan 10 qubit transmon superkonduktor di dalamnya.
Hasilnya? Setiap kali sinar kosmik mengenai chip, tim menemukan adanya error terkoordinasi di beberapa qubit sekaligus. Artinya, gangguan tidak hanya terjadi pada satu qubit, tetapi menyebar secara bersamaan.
Seberapa Serius Masalahnya?
Hasil pengukuran menunjukkan bahwa sekitar 17% dari error kuantum pada sistem ini disebabkan oleh sinar kosmik. Angka ini sangat besar, mengingat para peneliti sudah berusaha mengurangi error dari sumber lain seperti panas atau kebisingan elektronik.
Lebih mengejutkan lagi, sinar kosmik dapat menyebabkan qubit kehilangan informasi dengan cara yang sulit diperbaiki oleh sistem koreksi error konvensional. Biasanya, koreksi error dirancang untuk memperbaiki qubit yang error satu per satu. Tapi jika banyak qubit bermasalah bersamaan karena sinar kosmik, maka algoritma perbaikan bisa kewalahan.
Mengapa Ini Penting?
Jika komputer kuantum ingin berkembang ke skala besar, dengan ribuan atau bahkan jutaan qubit maka efek sinar kosmik tidak bisa diabaikan.
Ada beberapa implikasi penting:
- Batas Fisik Komputer Kuantum
Sinar kosmik bisa menjadi penghalang alami bagi komputer kuantum. Bahkan di laboratorium supercanggih, kita tidak bisa sepenuhnya menghentikan partikel dari luar angkasa. - Kebutuhan Teknologi Anti-Radiasi
Sama seperti satelit atau pesawat luar angkasa yang dilindungi dari radiasi, komputer kuantum mungkin membutuhkan teknik “radiation hardening”. Misalnya, dengan mendesain ulang material superkonduktor agar lebih tahan terhadap radiasi. - Lokasi Pembangunan Komputer Kuantum
Beberapa ide ekstrem bahkan mengusulkan membangun komputer kuantum di lokasi bawah tanah, di mana radiasi kosmik lebih sedikit, mirip dengan laboratorium neutrino.
Solusi yang Sedang Dikembangkan
Penelitian ini menyoroti bahwa kita butuh pendekatan baru untuk menghadapi sinar kosmik. Beberapa kemungkinan solusi adalah:
- Perisai fisik: menambahkan lapisan pelindung ekstra agar partikel berenergi tinggi tidak mencapai chip. Namun, ini rumit karena tidak semua partikel bisa ditahan.
- Desain material baru: mengubah sifat superkonduktor agar tidak terlalu sensitif terhadap radiasi.
- Algoritma koreksi error tingkat lanjut: mengembangkan kode kuantum yang bisa memperbaiki error terkoordinasi, bukan hanya error acak.
Apa Artinya untuk Masa Depan?
Penelitian ini bukan berarti komputer kuantum mustahil dibangun. Sebaliknya, ini menunjukkan bahwa tantangan teknologi bukan hanya soal rekayasa di laboratorium, tetapi juga soal lingkungan kosmik tempat kita hidup.
Sama seperti dulu manusia harus mengatasi sambaran petir sebelum bisa menyalakan listrik, kini kita harus menghadapi sinar kosmik agar bisa mengoperasikan komputer kuantum dengan andal.
Bayangkan, partikel kecil dari ledakan bintang jutaan tahun lalu bisa memengaruhi teknologi tercanggih kita hari ini. Alam semesta benar-benar “ikut campur tangan” dalam ambisi manusia.
Komputer kuantum adalah harapan besar teknologi masa depan, tetapi penelitian terbaru menunjukkan bahwa sinar kosmik bisa menjadi musuh tak terlihat. Dengan mendeteksi sinar kosmik dan error qubit secara sinkron, ilmuwan kini punya bukti langsung bahwa radiasi luar angkasa menyumbang sebagian besar gangguan dalam sistem kuantum.
Tantangan ini bisa diatasi dengan inovasi rekayasa, material, dan algoritma. Namun, lebih dari itu, temuan ini memberi kita pelajaran penting: dalam membangun teknologi, kita tidak hanya berhadapan dengan masalah teknis, tetapi juga dengan hukum alam semesta.
Siapa sangka, perjalanan menuju komputer kuantum yang stabil ternyata juga membawa kita lebih dekat memahami hubungan manusia dengan kosmos.
Baca juga artikel tentang: Menembus Batas Berbicara: Penemuan Baru dalam Memahami Pengaruh Kerusakan Otak pada Kemampuan Berbicara dan Harapan untuk Terapi Baru
REFERENSI:
Harrington, Patrick M dkk. 2025. Synchronous detection of cosmic rays and correlated errors in superconducting qubit arrays. Nature Communications 16 (1), 6428.
