Cetak 3D Miniatur Perangkap Ion Bawa Quantum Computing Lebih Dekat

Mengembangkan perangkap ion kuantum yang miniatur dan terintegrasi dengan teknologi cetak 3D resolusi tinggi untuk menggabungkan keunggulan perangkap planar dan 3D, meningkatkan stabilitas, skalabilitas, dan kinerja qubit ion dalam komputasi kuantum.

23 Sep 2025, 06.51 WIB

271 dibaca

Ikhtisar 15 Detik

Pencetakan 3D memungkinkan pengembangan perangkap ion yang lebih kecil dan efisien untuk komputasi kuantum.
Ion terperangkap dapat bertahan lebih lama dan berfungsi sebagai qubit tanpa pendinginan kriogenik.
Penelitian ini membuka potensi aplikasi lebih luas dalam teknologi seperti jam atom dan sensor presisi.

Livermore, Amerika Serikat - Para peneliti komputasi kuantum telah lama menghadapi masalah dalam mengembangkan perangkap ion untuk qubit dengan skala besar yang stabil dan terintegrasi. Perangkap ion planar yang mudah dibuat memiliki keterbatasan performa, sedangkan perangkap 3D yang lebih stabil sulit untuk diskalakan. Tim dari Lawrence Livermore National Laboratory bekerja sama dengan universitas di California berhasil mencetak perangkap ion miniatur dengan teknologi cetak 3D resolusi sangat tinggi, memadukan keuntungan kedua pendekatan tersebut.

Perangkap ion kuadrupel yang mereka buat menggunakan pencetakan polimerisasi dua-foton ultratinggi dapat menahan ion kalsium pada frekuensi tinggi dengan tingkat kesalahan rendah yang bersaing dengan perangkap terbaik saat ini. Dalam percobaan, dua ion berhasil tetap stabil dan bertukar posisi selama beberapa menit dengan sukses, menunjukkan kontrol yang presisi dan stabilitas yang tinggi.

Keunggulan lain dari metode ini adalah kemampuannya untuk mencetak dengan cepat dan fleksibel. Sebuah perangkap lengkap dapat dicetak dalam 14 jam, sedangkan hanya bagian elektroda dapat dibuat dalam 30 menit. Ini membuka peluang untuk bereksperimen dengan berbagai desain termasuk desain hibrida planar dan 3D yang lebih kompleks dan inovatif.

Peneliti berencana untuk mengintegrasikan elektronik dan fotonik langsung ke dalam chip sehingga perangkat kuantum menjadi lebih kecil dan efisien. Mereka juga menargetkan untuk mengurangi sumber kebisingan dengan menyingkirkan bahan yang dekat dengan ion, sehingga menghasilkan performa yang lebih baik dan tingkat kesalahan yang lebih rendah. Selain komputasi kuantum, perangkap ion miniatur ini juga dapat digunakan dalam jam atom, spektrometer massa, dan sensor presisi.

Teknologi pencetakan 3D ini melayani kebutuhan akan fitur geometris yang halus dan rumit yang sulit dicapai dengan teknik fabrikasi lain, sehingga sangat ideal untuk kebutuhan komputasi kuantum. Kemajuan ini menjadi langkah penting untuk mempermudah dan mempercepat pengembangan perangkat komputasi kuantum yang skalabel dan efektif di masa depan.

Referensi:
[1] https://interestingengineering.com/innovation/3d-printed-ion-traps-quantum-computing

Analisis Ahli

Xiaoxing Xia

"Cetak 3D memungkinkan kita mendapatkan frekuensi tinggi dan penahanan ion yang optimal sambil menciptakan banyak perangkap dalam satu chip, mirip dengan revolusi transistor ke sirkuit terpadu."

Hartmut Haeffner

"Dengan ekspansi desain yang drastis, kita dapat mengoptimalkan dan mengecilkan perangkap ion secara inovatif yang sebelumnya tak mungkin dilakukan."

Kristi Beck

"Pengurangan material di sekitar ion adalah kunci untuk meminimalisir sumber kebisingan, yang akhirnya akan meningkatkan performa qubit secara signifikan."

Analisis Kami

"Pendekatan cetak 3D ini merevolusi cara kita merancang perangkap ion dengan memberikan fleksibilitas desain yang belum pernah ada sebelumnya dan mempercepat prototipe. Langkah ini penting sebab mengatasi hambatan utama dalam skalabilitas dan performa, membuka peluang nyata membawa komputasi kuantum ke aplikasi praktis."

Prediksi Kami

Teknologi perangkap ion miniatur berbasis cetak 3D akan mempercepat pengembangan komputer kuantum skala besar dan perangkat kuantum lainnya, sambil mengurangi tingkat kesalahan dan mengatasi masalah kebisingan, sehingga membuka era baru inovasi dalam pengolahan informasi kuantum.

Pertanyaan Terkait

Apa yang ditemukan oleh para peneliti di Laboratorium Livermore Nasional?

Para peneliti di Laboratorium Livermore Nasional menemukan cara untuk menggabungkan perangkap ion planar dan 3D menggunakan pencetakan 3D.

Bagaimana cara kerja perangkap ion kuadrupole?

Perangkap ion kuadrupole bekerja dengan menggunakan empat kutub elektroda untuk menghasilkan medan listrik osilasi yang menahan ion.

Apa keuntungan dari penggunaan pencetakan 3D dalam penelitian ini?

Keuntungan penggunaan pencetakan 3D adalah kemampuan untuk mencetak perangkap dengan geometri yang lebih kompleks dan meningkatkan kecepatan prototyping.

Seberapa stabil ion yang terperangkap dalam demonstrasi yang dilakukan?

Ion yang terperangkap tetap stabil selama beberapa menit dan dapat bertukar posisi, menunjukkan stabilitas yang tinggi.

Apa rencana selanjutnya dari tim peneliti untuk perangkap ion ini?

Tim peneliti berencana untuk mengintegrasikan elektronik dan fotonik langsung ke dalam chip untuk memperkecil ukuran perangkat kuantum.