Teknologi kuantum mengatasi hambatan teknologi utama, memasuki tahap verifikasi industri

30B tahun tanpa kesalahan lebih dari 1 detik, teknologi kuantum kembali menyegarkan ketepatan pengukuran waktu manusia. Pada bulan Maret tahun ini, tim riset Universitas Sains dan Teknologi Tiongkok (USTC) berhasil mencapai terobosan orde 10-19 dalam pengembangan jam optik, mendorong standar waktu global memasuki era optik. Ketepatan pengukuran baru ini membuka pintu bagi serangkaian aplikasi mutakhir.

Seratus tahun lalu, para fisikawan menemukan bahwa fisika klasik tidak dapat menjelaskan dunia mikro, dan mekanika kuantum pun lahir. Kini, teknologi kuantum sedang menembus batas fisika klasik, mendefinisikan ulang kemampuan komputasi, ketepatan persepsi, dan keamanan informasi manusia.

Sebagai salah satu dari enam industri masa depan dalam pokok-pokok Rencana “Rencana Lima Tahun ke-15”, teknologi kuantum merupakan dukungan penting bagi Tiongkok untuk merebut wacana inti dalam teknologi dan industri masa depan. Saat ini, Tiongkok telah meraih terobosan di tiga jalur utama—komputasi kuantum, komunikasi kuantum, dan pengukuran presisi kuantum. Lembaga riset yang diwakili oleh USTC dan Shenzhen International Quantum Research Institute, serta perusahaan-perusahaan utama yang diwakili oleh Guodun Quantum, Origin Quantum, dan Benyuan Quantum, telah muncul. Pola pengembangan klaster R&D yang mendorong perkembangan industri pun pada awalnya telah terbentuk.

Namun, dari terobosan orisinal di laboratorium hingga penerapan berskala di rantai industri, teknologi kuantum masih perlu menyeberangi banyak jurang. Dengan kerja bersama dari berbagai pihak, pertempuran untuk mengatasi hambatan ini sedang bergerak menuju jalan keluar.

Rebut Tiga Jalur Inti Utama

Kuantum adalah “unit terkecil” yang menyusun energi dunia. Para ilmuwan menggunakan sifat kuantum untuk menyusun ulang dunia makro berdasarkan hukum-hukum dunia mikro.

Di bidang komputer tradisional, bit adalah unit informasi terkecil, terdiri dari dua keadaan 0 dan 1, sedangkan di dunia kuantum, qubit dapat berada sekaligus dalam keadaan superposisi 0 dan 1, seperti koin yang sedang berputar yang memiliki sifat kedua sisi—depan dan belakang; antara banyak qubit akan terbentuk keterikatan (entanglement), yang dapat digunakan untuk operasi kooperatif yang efisien; jumlah total keadaan untuk n qubit dapat mencapai 2 pangkat n, yang dapat digunakan untuk meningkatkan dimensi kemampuan komputasi.

Dalam tiga jalur inti utama komputasi kuantum, komunikasi kuantum, dan pengukuran presisi kuantum di seluruh dunia, lembaga riset dan perusahaan Tiongkok menunjukkan kekuatan tangguh yang sebanding dengan level teratas internasional.

Komputasi kuantum diakui secara luas sebagai bidang dengan tingkat kesulitan tertinggi dalam teknologi kuantum. Tujuannya adalah menemukan komputer kuantum, untuk melakukan tugas-tugas komputasi yang tidak dapat diselesaikan oleh komputer klasik—ini juga menjadi arah fokus utama yang dikejar para ilmuwan di berbagai negara serta raksasa teknologi seperti Microsoft dan Google saat ini.

Berasal dari Laboratorium Utama Informasi Kuantum di bawah Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, Benyuan Quantum berhasil mengembangkan komputer kuantum superkonduktor “Benyuan Wukong” yang memuat chip kuantum superkonduktor superkonduktor mandiri 72-bit. Diketahui, “Benyuan Wukong” melalui optimasi kooperatif perangkat lunak dan perangkat keras dari sistem operasi komputer kuantum “Benyuan Sidnan” dan sistem pengukuran dan pengendalian kuantum “Benyuan Tianji”, saat ini telah beroperasi stabil lebih dari dua tahun, dengan total menyelesaikan lebih dari 800.000 tugas komputasi kuantum global untuk 163 negara dan wilayah.

Dalam bidang komunikasi, distribusi kunci kuantum memiliki karakteristik bahwa penyadapan dapat langsung terdeteksi, sehingga komunikasi memasuki era keamanan absolut. Guodun Quantum yang terkenal dengan komunikasi rahasia kuantumnya, dengan mengandalkan tumpukan paten terdepan di bidang komunikasi kuantum secara global, serta kemampuan inovasi mandiri, telah mengembangkan secara mandiri perangkat inti komunikasi rahasia kuantum generasi kelima. Hal ini membantu membangun jalur utama komunikasi rahasia kuantum tingkat seribu kilometer pertama di dunia, yaitu “Jinghu Ganxian”, jaringan tulang punggung komunikasi rahasia kuantum skala wilayah nasional, “Jaringan komunikasi rahasia kuantum wilayah terintegrasi bumi-langit”, dan proyek-proyek besar lainnya. Untuk komunikasi kuantum yang beranjak dari laboratorium menuju aplikasi percontohan dan penerapan berskala, dukungan teknologi kunci inilah yang diberikan.

Guoyi Quantum berfokus pada bidang pengukuran presisi kuantum, dan mengembangkan secara mandiri instrumen ilmiah berkelas tinggi. Seorang pejabat terkait perusahaan menjelaskan kepada reporter Securities Times: sebagai contoh, probe kuantum berlian (diamond quantum probe) komponen inti, diameter ujung probe hanya 500 nanometer, kira-kira 1/100 dari ketebalan sehelai rambut. Ujung probe yang sangat kecil ini mengintegrasikan sensor tingkat atom dengan skala hanya sekitar 0,5 nanometer. Seperti termometer yang dapat merasakan suhu tubuh manusia, untuk melakukan “auskultasi” terhadap sel dan molekul tunggal, diperlukan alat ukur yang lebih mikroskopis dan lebih sensitif. Pada saat itulah alat kuantum menjadi solusi. Guoyi Quantum meluncurkan pada 2018 perangkat spektrum resonansi paramagnetik gelombang elektronik X-band pertama untuk penggunaan komersial buatan dalam negeri, secara resmi, dan sekaligus mematahkan monopoli teknis merek-merek luar negeri, sehingga teknologi pengukuran presisi kuantum Tiongkok meraih terobosan penting dalam hal komersialisasi.

Saat ini, pola perkembangan Tiongkok dalam tiga bidang subdivisi teknologi kuantum berbeda-beda: di bidang komunikasi rahasia kuantum, Tiongkok berada pada posisi terdepan secara global; dalam riset komputer kuantum, Tiongkok bergerak sejajar dengan Amerika Serikat, sama-sama termasuk barisan terdepan pertama di dunia; dalam pengukuran presisi kuantum, Tiongkok memimpin secara parsial di jalur subdivisi tertentu, tetapi masih ada kesenjangan dibanding negara-negara maju dalam bidang instrumen ilmiah berkelas tinggi.

Titik Rintangan Teknis untuk Menembus

Industri instrumen ilmiah berkelas tinggi di Tiongkok memulai lebih lambat, dan di hulu rantai industri, produksi komponen presisi berteknologi tinggi buatan dalam negeri memiliki kekurangan yang nyata. Unit lengkap untuk pengukuran kuantum kelas menengah-atas sempat lama dimonopoli oleh raksasa internasional, bahkan menghadapi pengendalian ekspor dan pemblokiran teknis dari negara-negara Barat. Selain itu, kelangkaan tenaga ahli kuantum lintas disiplin yang memiliki fondasi teori mendalam serta pengalaman komersialisasi yang kaya menjadi hambatan penting yang membatasi perkembangan industri.

Realitas yang keras memaksa perusahaan-perusahaan Tiongkok menempuh jalan mereka sendiri. Seorang pejabat terkait Guoyi Quantum mengatakan, untuk menghadapi tantangan eksternal, perusahaan tersebut secara mandiri menaklukkan dan menguasai teknologi dasar yang “bidang magnetik yang seragam stabil dan pembentukannya serta kontrolnya”, “teknik pengendalian spin mikrogelombang”, “perancangan dan pemrosesan sensor kuantum”, dan lainnya, sehingga mendorong instrumen dari komponen inti hingga sistem unit lengkap untuk dapat dikendalikan secara mandiri. Pada saat yang sama, perusahaan menyusun rencana pengembangan yang jelas: di hulu, memperdalam kerja sama rantai pasokan lokal, mendorong pengembangan mandiri dan produksi mandiri komponen kunci, serta meningkatkan sepenuhnya kemandirian dan ketangguhan rantai pasokan; di hilir, dengan mengandalkan “Quantum Ke Yi Gu” untuk membangun jaringan aplikasi global, mempercepat penerapan komersial teknologi kuantum di bidang manufaktur industri, kesehatan kehidupan, energi, dan sebagainya.

Wakil presiden eksekutif Guodun Quantum, Zhou Lei, menyatakan bahwa ketika teknologi laboratorium menuju komersialisasi, kuncinya adalah mewujudkan kemandirian dan kendali atas perangkat inti, serta mendorong produk agar dapat diterapkan secara andal melalui rekayasa, penerapan skala, dan skala bisnis. Dalam proses pengembangan perusahaan, ada sejumlah tantangan seperti pasokan komponen inti yang terbatas, kesulitan integrasi produk terminal, dan kompleksitas rekayasa untuk pembentukan jaringan. Ambil detektor foton tunggal sebagai contoh: pada tahun-tahun awal, produk internasional yang harganya mahal dan tingkat hasil (good rate) rendah sangat membatasi perkembangan industri komunikasi kuantum Tiongkok. Menghadapi situasi pasif “terkunci di komponen inti”, Guodun Quantum berkolaborasi dengan unit-unit unggul di dalam negeri. Setelah lebih dari seribu kali eksperimen dan terobosan teknik, mereka mengembangkan detektor foton tunggal buatan dalam negeri dengan performa yang jauh lebih unggul dibanding produk sejenis internasional. Serangkaian produk ini mendukung proyek-proyek besar seperti “Jinghu Ganxian” dan “Jaringan komunikasi rahasia kuantum wilayah terintegrasi bumi-langit”, meletakkan fondasi yang kokoh bagi pengembangan komunikasi kuantum secara berskala.

Pada 2025, Guodun Quantum meluncurkan detektor foton tunggal sedalam 4 kanal sedingin dalam pertama di dunia. Pada indikator kunci seperti efisiensi deteksi, derau gelap, dan tingkat integrasi, mereka menyegarkan rekor dunia (600628), dengan volume yang hanya 1/9 dari produk sejenis internasional. Saat ini, lini produk detektor foton tunggal yang dikembangkan secara mandiri perusahaan dapat memenuhi sebagian besar skenario aplikasi deteksi foton tunggal, dan dapat menyediakan solusi dengan nilai biaya-manfaat tinggi untuk aplikasi aktual seperti distribusi kunci kuantum jarak sangat jauh dan pencitraan foton tunggal.

Berkat perencanaan visioner dari Kantor Sains dan Teknologi Provinsi Guangdong, Shenzhen International Quantum Research Institute mulai merancang lebih awal dalam pengembangan instrumen inti teknologi kuantum seperti mesin litografi elektronik, pendingin dingin suhu rendah, dan mesin pendingin dilusi. Sebelum negara-negara asing menerapkan larangan dan blokade teknologi terhadap Tiongkok, teknologi terkait sudah pada dasarnya berhasil dikembangkan, dan sukses menerobos pemblokiran “terkunci teknologi” oleh pihak luar.

“Turun Telur Sepanjang Jalan” Menuju Komersialisasi

Di sebuah laboratorium eksperimen komputasi kuantum, reporter melihat sepasang kaligrafi antarmuka yang bertuliskan “Mengukur data dengan menebas duri, mengangkat layar untuk melaju kencang menggapai inti” dengan tulisan horizontal “Tidak Pernah Menyerah Menyusun Koreksi” (versi teks). Kenyataannya, setelah komputasi kuantum Tiongkok berhasil menerbitkan makalah inti dan menembus hambatan teknis, masih perlu bergerak menuju komersialisasi dan bisnis.

Zhou Lei menyatakan bahwa jalur pengembangan teknologi kuantum tidaklah berjalan dengan rute tradisional di mana teknologi yang sudah matang baru didorong ke pasar, melainkan jalur inovasi yang mengintegrasikan riset dan industri secara mendalam serta “turun telur sepanjang jalan”.

“Turun telur sepanjang jalan” adalah istilah dari kalangan praktisi teknologi kuantum. Artinya, selama memanjat puncak ilmu pengetahuan, hasil inovasi teknis berskala tahap demi tahap segera diubah menjadi produk yang siap diproduksi dan diimplementasikan. Model “turun telur sepanjang jalan” diterapkan dalam tiga bidang utama komunikasi kuantum, komputasi kuantum, dan pengukuran kuantum, dan justru menjadi jalur inti bagi teknologi kuantum dari laboratorium menuju pasar dalam periode waktu ke depan.

Presiden Shenzhen International Quantum Research Institute, akademisi dari Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, Yu Peng, menyatakan kepada reporter bahwa pengembangan instrumen ilmiah harus mewujudkan produksi massal dan komersialisasi (agar nilai benar-benar tercapai). Di masa lalu, banyak proyek riset instrumen dari berbagai negara: setelah membuat prototipe dan lolos verifikasi, proyek lalu ditunda, menyebabkan teknologi akhirnya hilang. Dengan pertimbangan itu, Shenzhen International Quantum Research Institute dibentuk dengan tim pendiri yang diisi oleh para talenta muda dari tiap tim riset; masing-masing mendirikan perusahaan, berfokus pada teknologi inti dan produk yang berbeda untuk mewujudkan komersialisasi. Produk terkait telah mulai dijual secara komersial. Hanya dalam setahun terakhir, institut tersebut telah membina delapan perusahaan teknologi seperti itu. Di antaranya, perusahaan seperti Kun Teng Zhuo Yue telah menampilkan kekuatan riset yang kuat dan potensi komersialisasi di bidang perangkat keras komputasi kuantum. Praktik Shenzhen International Quantum Research Institute adalah contoh khas dari “turun telur sepanjang jalan”.

Saat ini, meskipun beberapa perusahaan mengklaim telah meraih terobosan komersialisasi, fondasinya secara keseluruhan masih relatif lemah. Misalnya, sebagian besar objek penjualan perusahaan adalah universitas dan lembaga riset, untuk penggunaan riset—skala pasar untuk skenario seperti ini relatif kecil. Ke depan, masih perlu memperluas skenario penerapan berskala untuk penggunaan sipil, industri, dan sebagainya, sehingga industri benar-benar dapat mencapai lompatan menyeluruh yang utuh dari laboratorium ke rantai industri.

Sejumlah narasumber dari kalangan industri menyatakan bahwa perkembangan teknologi komputasi kuantum saat ini masih jauh dari tahap komersial seperti yang dibayangkan pasar. Komputasi kuantum masih merupakan instrumen riset; belum ada “daya komputasi” baru yang dapat langsung diwujudkan, sehingga tidak dapat memberikan layanan praktis langsung bagi perusahaan. Pelanggan di hilir juga hanya terbatas pada lembaga riset, universitas, dan sebagian kecil perusahaan inovatif, untuk percobaan teknologi dan penelitian. Selain mencapai keunggulan kuantum pada masalah matematika tertentu yang dirancang khusus untuk komputer kuantum, tugas inti komputasi kuantum pada tahap ini masih adalah mengejar komputer klasik.

“Target inti perusahaan komputasi kuantum dalam jangka pendek adalah bertahan, terus mengakumulasi teknologi, membina pasar, dan menunggu kedewasaan ganda dari teknologi dan pasar.” Yu Peng berpendapat bahwa industri kuantum adalah lintasan jangka panjang, sementara komputasi kuantum memerlukan masa pembinaan 5—10 tahun. Ia menyarankan untuk mempertahankan investasi riset berintensitas tinggi, menyempurnakan sistem pengembangan talenta, memperkuat kerja sama rantai industri, serta mengarahkan modal yang sabar untuk berinvestasi, sehingga mendorong Tiongkok dari negara besar teknologi kuantum menuju negara kuat teknologi kuantum, dan membantu agar pada periode “Rencana Lima Tahun ke-15”, teknologi kuantum dapat mencapai target “komunikasi kuantum unggul secara global, terobosan praktis dalam komputasi kuantum, dan penerapan berskala pada pengukuran kuantum”.

（责任编辑：张岩 ）

     【免责声明】Artikel ini hanya mewakili pandangan penulis sendiri, dan tidak ada hubungannya dengan Hexun. Situs Hexun bersikap netral terhadap pernyataan serta penilaian opini dalam artikel ini, dan tidak memberikan jaminan apa pun secara tersurat atau tersirat mengenai akurasi, keandalan, atau kelengkapan atas konten yang termuat. Mohon pembaca hanya menjadikannya sebagai referensi, dan silakan menanggung seluruh tanggung jawab sendiri. Email：news_center@staff.hexun.com

举报