Para astronom telah mengidentifikasi ribuan planet yang mengorbit bintang di luar tata surya kita, namun miliaran lainnya diyakini masih ada. Tantangannya terletak pada mendeteksi dan mempelajari planet ekstrasurya ini, yang jaraknya sangat jauh dan memancarkan sinyal cahaya yang redup dan sering kali tidak jelas. Penelitian baru menunjukkan bahwa komputer kuantum dapat merevolusi proses ini, memungkinkan gambar yang lebih jelas dan berpotensi mengungkap sidik jari molekuler dari dunia yang jauh ini.
Masalah Pencitraan Konvensional
Metode yang ada saat ini kesulitan menangkap sinyal cahaya lemah dari planet ekstrasurya. Sinyal-sinyal ini, setelah menempuh jarak kosmik yang sangat jauh, menjadi lemah dan tenggelam oleh cahaya bintang yang lebih terang. Johannes Borregaard dari Universitas Harvard dan timnya menyadari bahwa tantangan ini mungkin mirip dengan mendeteksi hanya satu foton untuk setiap detik pengoperasian teleskop – sebuah tugas yang sangat sulit untuk komputer klasik.
Bagaimana Komputer Quantum Dapat Membantu
Komputer kuantum menawarkan keunggulan unik: mereka dapat menyimpan status kuantum foton yang masuk dan memanfaatkan properti kuantum untuk mengekstrak informasi yang mungkin akan hilang. Artinya, gambar yang kabur dan tidak jelas – atau bahkan satu titik kabur yang mewakili planet ekstrasurya – dapat diubah menjadi gambaran yang lebih tajam dan detail.
Sistem yang diusulkan melibatkan dua komponen utama. Pertama, cahaya dari planet ekstrasurya akan menghantam perangkat komputasi kuantum yang dibuat dari berlian yang direkayasa secara khusus (sudah terbukti efektif dalam menyimpan status foton). Kedua, informasi kuantum tersebut akan diteruskan ke komputer kuantum yang lebih kuat, mungkin dibuat dari atom yang sangat dingin, untuk menjalankan algoritma yang dirancang untuk rekonstruksi gambar.
Peningkatan Efisiensi yang Signifikan
Perhitungan menunjukkan bahwa pengaturan kuantum ini dapat mencapai kualitas gambar yang sebanding hanya dengan menggunakan sebagian foton yang dibutuhkan oleh teknik tradisional – berpotensi mengurangi kebutuhan hingga ratusan atau bahkan ribuan kali lipat. Hal ini membuatnya sangat berharga ketika berhadapan dengan sumber cahaya yang sangat redup.
Tantangan dan Penelitian yang Berkelanjutan
Meskipun menjanjikan, penerapan sistem ini bukanlah hal yang mudah. Cosmo Lupo di Universitas Politeknik Bari mencatat bahwa menghubungkan dan mengendalikan kinerja kedua komputer kuantum merupakan rintangan yang kompleks. Borregaard mengakui hal ini, dengan menyatakan bahwa kelompok penelitiannya dan kelompok lainnya secara aktif mencari solusi. Tren pemanfaatan mekanika kuantum untuk pengamatan luar angkasa sudah berlangsung, dengan skema yang baru-baru ini digunakan untuk mengamati bintang di konstelasi Canis Minor.
“Foton mematuhi aturan mekanika kuantum. Oleh karena itu, wajar…menyelidiki metode kuantum untuk mendeteksi dan memproses cahaya yang datang, misalnya, dari planet ekstrasurya.” – Cosmo Lupo, Universitas Politeknik Bari.
Penelitian ini mewakili langkah penting menuju masa depan di mana komputasi kuantum dapat secara dramatis meningkatkan kemampuan kita untuk mengeksplorasi dan memahami alam semesta di luar tata surya kita.
