Memurnikan Cahaya, Kunci Teknologi Kuantum Lebih Cepat & Aman

Para peneliti dari University of Iowa baru saja menemukan cara inovatif untuk memurnikan cahaya. Penemuan ini digadang-gadang akan menjadi kunci utama dalam menciptakan teknologi kuantum optik yang jauh lebih efisien dan aman di masa depan.

Selama ini, tantangan terbesar dalam dunia komputer kuantum berbasis cahaya adalah menciptakan aliran partikel cahaya (foton) yang stabil dan bersih. Ada dua masalah utama yang sering menghambat:

• Hamburan Laser (Laser Scatter): Saat laser ditembakkan ke atom untuk melepaskan foton, sering kali muncul cahaya tambahan yang tidak diinginkan. Ini mirip seperti gangguan arus listrik (statis) pada alat elektronik.
• Foton Ganda: Terkadang, atom melepaskan lebih dari satu foton sekaligus. Padahal, untuk komputasi yang presisi, dibutuhkan satu foton saja pada satu waktu. Kelebihan foton ini bisa mengacaukan aliran data.

Mengubah “Gangguan” Menjadi Solusi

Dalam studi ini, Matthew Nelson, seorang mahasiswa pascasarjana Fisika dan Astronomi, menemukan sesuatu yang mengejutkan. Ternyata, cahaya “pengganggu” (foton ganda) memiliki warna dan bentuk gelombang yang sangat mirip dengan cahaya laser pemicunya.

Kemiripan ini justru menjadi celah solusi. Ravitej Uppu, asisten profesor yang memimpin studi ini, menjelaskan bahwa mereka bisa mengatur kedua sumber cahaya tersebut agar saling membatalkan (cancel out).

“Kami menunjukkan bahwa hamburan laser, yang biasanya dianggap sebagai gangguan, justru bisa dimanfaatkan untuk membatalkan emisi foton ganda yang tidak diinginkan,” ujar Uppu. “Terobosan teoretis ini mengubah masalah lama menjadi alat ampuh untuk memurnikan cahaya.”

Mengapa Foton Tunggal Itu Penting?

Mengapa ilmuwan sangat terobsesi dengan aliran foton tunggal yang murni?

Komputer masa kini bekerja dengan “bit” (aliran listrik 1 dan 0). Sedangkan komputer kuantum menggunakan “qubit” yang jauh lebih canggih, sering kali menggunakan partikel cahaya. Agar komputer ini bekerja cepat dan aman, aliran cahayanya harus teratur.

Baca juga: Terobosan Komputasi Kuantum, Chip 100x Lebih Tipis dari Rambut

Tim peneliti memberikan analogi yang menarik: Bayangkan memurnikan cahaya seperti mengatur barisan siswa SD saat jam makan siang.

• Foton Tunggal (Murni): Siswa berbaris rapi satu per satu. Barisan ini mudah diatur, efisien, dan aman.
• Foton Ganda (Kotor): Siswa berkerumun berantakan. Ini membuat proses menjadi lambat dan informasi (percakapan antar siswa) mudah “diintip” atau diretas oleh orang lain.

Menuju Masa Depan Teknologi Kuantum

Dengan teknik baru ini, para ilmuwan secara teoretis dapat menghilangkan hambatan besar dalam sirkuit berbasis cahaya.

“Jika kita bisa mengontrol dengan tepat bagaimana sinar laser menyinari atom—sudutnya, bentuk sinarnya, dan sebagainya—kita bisa membuatnya membatalkan semua foton tambahan,” jelas Uppu. “Hasilnya adalah aliran cahaya yang sangat murni.”

Langkah selanjutnya adalah menguji teori ini dalam eksperimen nyata. Jika berhasil, kita akan selangkah lebih dekat menuju era internet yang super aman dan komputer kuantum yang super cepat.

Referensi: “Noise-assisted purification of a single-photon source” by Ravitej Uppu and Matthew D. Nelson, 24 December 2025, Optica Quantum.
DOI: 10.1364/OPTICAQ.565878