Universitas Simon Fraser memimpin perlombaan untuk terobosan kuantum sekali dalam satu generasi
Universitas Simon Fraser secara strategis telah merekrut tim peneliti kelas dunia dengan keahlian interdisipliner yang diperlukan untuk memajukan kepemimpinan Kanada dalam ekosistem komputasi kuantum global.
Strategi SFU adalah memimpin penelitian di setiap tingkat tumpukan kuantum. Peneliti SFU sedang mengembangkan chip dan komponen kuantum, pemrograman dan perangkat lunak, bahkan kemampuan jaringan kuantum. Teknologi-teknologi ini akan memberikan pertumbuhan eksponensial dalam daya komputasi dengan berbagai aplikasi di berbagai bidang seperti pengembangan obat-obatan, ilmu material, keamanan, keuangan, komunikasi, dan keberlanjutan.
“Di SFU, kami mengembangkan teknologi yang dibutuhkan untuk jaringan kuantum masa depan,” kata Dugan O'Neil, wakil presiden penelitian dan inovasi. “Strategi Kuantum Nasional Kanada berfokus pada mempertahankan kepemimpinan Kanada dalam teknologi kuantum, dan para peneliti SFU berada di garis depan dalam teknologi-teknologi baru ini, yang diharapkan akan tersedia dalam lima tahun ke depan.”
Profesor fisika Stephanie Simmons tertarik pada SFU berkat karya perintis Profesor Emeritus Michael Thewalt—yang telah membentuk dunia transistor silikon sejak tahun 1970an—dan kebijakan IP SFU yang ramah terhadap penemu. Dia membawa visi yang berani: untuk membuka potensi komputasi kuantum skala besar menggunakan silikon, bahan yang sama yang digunakan untuk menggerakkan chip komputer tradisional.
Bersama-sama, mereka mendirikan Silicon Quantum Technology Lab (SQT), tempat para peneliti generasi baru mulai mendobrak batasan. Di antara mereka, rekan pascadoktoral Daniel Higginbottom dan mahasiswa MSc Alexander Kurkijian memimpin tim yang mencapai terobosan besar: metode kinerja tinggi pertama yang menghubungkan qubit spin silikon, elemen kuantum di jantung visi Simmons.
Tidak seperti komputer tradisional yang mengandalkan bit, komputer kuantum menggunakan unit qubit yang dapat berada di banyak keadaan secara bersamaan. Penelitian Simmons berfokus pada spin qubit silikon, sebuah pendekatan yang menjanjikan dan terukur yang dapat merevolusi komputasi dan jaringan. Untuk mewujudkan teknologi ini, ia mendirikan Photonic Inc., sebuah perusahaan yang berdedikasi untuk membangun platform kuantum skalabel pertama di dunia. Simmons berpartisipasi dalam program pelatihan kewirausahaan SFU Invention to Innovation (i2I) yang berkontribusi pada ketajaman bisnis dan pola pikir kewirausahaan yang diperlukan untuk meluncurkan startup berbasis teknologi yang mendalam.
Pada tahun 2023, Photonic muncul dari mode siluman, meluncurkan teknologi yang dipatenkannya: spin qubit silikon yang dihubungkan oleh foton telekomunikasi—sebuah inovasi terobosan yang menarik perhatian global. Pada tahun yang sama, Photonic mengumumkan kolaborasi strategis dengan Microsoft, dan baru-baru ini, niat untuk mendirikan fasilitas R&D baru di Inggris.
“Komputasi kuantum adalah teknologi transformasional dengan potensi yang sangat besar. Saya memilih untuk mendasarkan penelitian saya di SFU untuk kombinasi dukungan kewirausahaan dan peluang untuk bekerja dengan talenta kelas dunia di kota yang megah.”
-Stephanie Simmons, salah satu pendiri Photonic, Inc.
Mantan Rekan Postdoctoral Daniel Higginbottom sekarang memimpin penelitian di Lab SQT, bekerja sama dengan Photonic sebagai direktur penelitian akademis. Timnya baru-baru ini mencapai demonstrasi pertama dari sumber foton tunggal yang disuntikkan secara elektrik dalam silikon. “Sebelumnya, kami mengendalikan qubit ini, yang disebut pusat T, secara optik (dengan laser),” kata Higginbottom. “Sekarang kami juga memperkenalkan kontrol listrik, yang meningkatkan kemampuan perangkat dan merupakan langkah menuju aplikasi dalam komputer kuantum yang dapat diskalakan.”
Higginbottom berfungsi sebagai penghubung penting antara penelitian baru dan penerapannya di dunia nyata. Salah satu kontak penelitian utamanya di SFU adalah Ketua Penelitian Canada Excellence di Global Quantum Internet Systems, dan profesor fisika Thomas Jennewein. Jennewein direkrut ke SFU untuk mempelajari transfer informasi kuantum dengan perangkat kuantum berbasis silikon, yang dikembangkan di universitas dan bermitra dengan Photonic.
Visi penelitiannya adalah membangun teknologi komunikasi kuantum untuk jaringan satelit dan jarak jauh—internet kuantum global. Dia akan menguji sistem ini dalam kondisi dunia nyata, sebagai pemimpin misi Quantum EncrYption and Science Satellite (QEYSSat) yang akan diluncurkan pada tahun 2026. QEYSSat bertujuan untuk mendemonstrasikan komunikasi kuantum dan distribusi kunci kuantum antara ruang angkasa dan bumi dengan stasiun-stasiun di seluruh Kanada.
Salah satu bidang ilmu pengetahuan yang akan mendapatkan manfaat besar dari kekuatan komputasi kuantum adalah kimia. Komputer kuantum akan memiliki kemampuan untuk dengan cepat mensimulasikan bagaimana molekul berinteraksi, membantu penemuan obat baru, dan merancang katalis untuk proses seperti penangkapan karbon dan energi ramah lingkungan.
Profesor kimia dan Ketua Penelitian Kanada (CRC), Elektrokatalisis Permukaan dan Transformasi Elektrokimia Samira Siahrostami, mempelajari katalisis untuk energi berkelanjutan. Penelitiannya menggunakan perhitungan kuantum untuk mensimulasikan reaksi kimia pada tingkat atom.
Komputer kuantum akan memungkinkan peneliti seperti Siahrostami menavigasi ruang kimia yang luas dan menemukan sifat katalis untuk teknologi energi ramah lingkungan seperti sel bahan bakar, elektroliser, dan baterai.
“Teknologi kuantum memiliki potensi luar biasa untuk mengubah inovasi energi ramah lingkungan dengan memungkinkan simulasi sistem katalitik dan elektrokimia kompleks yang lebih akurat yang saat ini berada di luar jangkauan kapasitas komputasi saat ini,” kata Siahrostami. “Kemampuan ini akan membantu mempercepat penemuan material generasi mendatang untuk konversi dan penyimpanan energi berkelanjutan.”
Komputer kuantum akan membutuhkan perangkat lunak kuantum yang andal dan berkinerja tinggi, dan profesor ilmu komputasi Matthew Amy sedang mengatasi masalah ini. Sebagai CRC di Quantum Computing, Amy meneliti dan merancang model komputasi kuantum dan algoritma kuantum. Tujuannya adalah untuk memahami dan mengakses kemampuan komputasi dunia nyata dan aplikasi komputer kuantum.
Dia dan tim penelitinya mengembangkan dan menerapkan teknik matematika di tiga bidang: spesifikasi, verifikasi, dan optimasi. Upaya mereka akan membantu para peneliti bereksperimen dengan teknologi dan perangkat kuantum yang tersedia serta mengevaluasi potensi sistem yang akan datang. Seiring berjalannya waktu, program yang mereka buat akan mendukung pengembangan perangkat lunak untuk komputer kuantum universal berskala besar.
Ahli teori informasi kuantum seperti Kero Lau, yang mempelajari cara menjadikan teknologi kuantum praktis, memberikan wawasan tentang sistem yang terus berkembang ini. Lau adalah CRC dalam Ilmu Informasi Kuantum, dan Kelompok Riset Optik dan Informasi Kuantum miliknya menyelidiki apa yang mungkin dapat dilakukan oleh perangkat kuantum di masa depan. Bagaimana kuantum akan digunakan sepuluh hingga 15 tahun dari sekarang? Apa kemampuannya? Lau menyelidiki sistem kuantum yang tidak sempurna saat ini, dan menyarankan strategi baru untuk memperbaikinya.
Menurut wakil presiden penelitian dan inovasi Dugan O'Neil, tidak mengherankan jika SFU telah menarik begitu banyak bintang baru dalam teknologi kuantum.
“Kekuatan SFU di bidang kuantum berhubungan langsung dengan sejarah kepemimpinan kami dalam ilmu komputasi dan ilmu material,” kata O'Neil. “Dari penelitian Thewalt selama beberapa dekade dengan silikon hingga karya terobosan kami dalam material dan kimia baru, hingga fokus kami pada energi berkelanjutan, kami telah menarik banyak sekali peneliti brilian untuk mengeksplorasi dan memajukan tumpukan kuantum.”
Apa selanjutnya untuk SFU? O'Neil mengatakan universitasnya ingin mendirikan institut komputasi kuantum, untuk membangun momentum, dan menghubungkan semua inovator yang membangun di seluruh tumpukan kuantum.
“Di SFU, kami membayangkan masa depan kuantum di mana ilmuwan Kanada, teknologi Kanada, dan perusahaan Kanada memainkan peran penting.”
Untuk lebih lanjut:
