Teknologi Kuantum – Komputer yang bekerja dengan kecepatan tak terbayangkan serta mampu memecahkan masalah yang tak terpecahkan–ini adalah terobosan teknologi selanjutnya yang diupayakan oleh berbagai negara, termasuk Singapura.
Ini adalah perlombaan untuk membangun “komputer kuantum” yang, tidak seperti komputer tradisional, bekerja berdasarkan prinsip fisika kuantum yang sulit dibayangkan orang-orang. Pada 2019, Google mengeklaim bahwa prosesor kuantumnya, Sycamore, hanya memerlukan 3 menit dan 20 detik untuk melakukan tugas-tugas yang akan memakan waktu 10.000 tahun bagi superkomputer paling canggih di dunia.
Ide mencapai “keunggulan kuantum” sejak saat itu telah memikat dunia. Komputer kuantum dan teknologi-teknologi terkait–seperti sensor kuantum dan kriptografi–bisa mengguncang kehidupan sehari-hari seperti yang dulu dilakukan komputer dan internet. Ini bisa berarti konektivitas yang belum pernah terjadi sebelumnya, terobosan medis, dan model kecerdasan buatan yang superior.
Namun, ini juga berarti ancaman baru bagi pertahanan nasional dan keamanan siber.
Perlombaan kuantum global telah berlangsung sejak beberapa waktu lalu, terutama antara Amerika Serikat (AS) dan Cina. Kedua negara tersebut menginvestasikan miliaran dolar ke dalam penelitian. Namun, perlombaan ini juga menciptakan peluang bagi Singapura, yang telah diam-diam berinvestasi dalam penelitian kuantum selama lebih dari 15 tahun, untuk memimpin sebagai pemain netral dengan deretan startup dan inovasi baru.
Pada 2007, Singapura mendirikan sebuah institusi khusus, Centre for Quantum Technologies (CQT), untuk mendorong penelitian di bidang ini. Alumni dari CQT sejak itu mendirikan empat startup lokal yang khusus mengembangkan teknologi kuantum. Dua perusahaan di antaranya telah melakukan spin-off.
Kebanyakan dari startup ini telah menarik menggalang pendanaan dari para investor di bidang deep tech (lihat tabel).
Pemerintah juga telah membentuk Quantum National Office dan, pada awal tahun ini, mengumumkan tiga inisiatif kuantum nasional yang akan menerima dana total setidaknya SG$23,5 juta (Rp234 miliar).
Dikembangkan pada awal abad ke-20, ilmu kuantum saat ini masih dalam jauh dari kematangan. Ini berarti kemungkinan inovasi-inovasi kuantum baru masih dieksplorasi, kata Artur Ekert, direktur pendiri CQT.
“Bayangkan kita baru saja menemukan listrik,” kata Prof Ekert dalam wawancara di gedung CQT. “Ini adalah tahap-tahap awal, dan kamu berkata, ‘Sebenarnya ini berguna untuk apa?’ Tetapi kamu merasa bahwa ini adalah sumber daya yang begitu kuat, pasti akan digunakan untuk sesuatu–meski imajinasi kamu belum mencapai itu.
“Kita berada pada situasi yang persis sama. Kami telah menemukan berbagai fenomena kuantum yang menarik; dan dengan imajinasi, kami bisa memiliki semacam visi tentang apa mungkin (digunakan untuk itu). Namun, kemungkinan besar, sesuatu yang lebih menakjubkan akan terjadi.”
Misteri besar
Belum ada yang berhasil membangun komputer kuantum fungsional yang bisa dikomersialkan dan diproduksi massal.
Para peneliti masih bereksperimen dengan beberapa metode. Beberapa menggunakan sirkuit superkonduktif untuk memproses informasi sebagai kode. Sirkuit tersebut kemudian didinginkan ke suhu di bawah nol derajat oleh suatu struktur keemasan yang kompleks. Peneliti lainnya memanipulasi ion-ion, atau partikel atom bermuatan yang ditahan oleh medan listrik.
Tong Hsien-Hui, Executive Director of Investments di SGInnovate, sebuah investor di ranah deep tech, berpendapat, “Masih belum jelas jalur mana yang akan mengarah ke metode paten dari komputer kuantum umum … Belum ada pemenang yang jelas, dan industri belum mendukung salah satu jalur.”
Namun demikian, telah ada kemajuan pesat di ranah hardware kuantum dalam beberapa tahun terakhir.
Beberapa raksasa teknologi telah membangun komputer kuantum masing-masing, mulai dari Google hingga IBM dan, yang paling baru, Baidu dari Cina. Beberapa startup di AS juga telah mengembangkan sistem masing-masing, seperti IonQ dan Rigetti Computing. Kedua perusahaan tersebut telah go public dalam setahun terakhir.
Pertanyaan besar di industri ini adalah seberapa besar pasar untuk komputer kuantum. Di startup asal Singapura, Horizon Quantum Computing, kaos perusahaan menampilkan satu kalimat: “Saya pikir ada pasar di dunia untuk mungkin lima komputer kuantum.”
Ini adalah lelucon dari kutipan terkenal oleh ketua IBM, Thomas Watson, yang pada tahun 1943 mengatakannya dengan pesimistis. Ia keliru memprediksi bahwa pasar global untuk komputer mungkin hanya untuk lima perangkat tersebut.
Perkembangan dunia komputasi kuantum memiliki beberapa kesamaan dengan hari-hari awal komputer. Ada beberapa orang yang melihat komputasi kuantum sebagai yang paling kuat, kata CEO dan pendiri Horizon, Joe Fitzsimons. Lainnya percaya pada kebalikannya: bahwa komputer kuantum tidak akan pernah sukses.
“Kenyaataannya adalah keduanya tidak benar,” kata Dr Fitzsimons.
“Tahun demi tahun, bulan demi bulan, bahkan minggu demi minggu, ada kemajuan di bidang ini … Dari pandangan saya, sepertinya ada ketidakpastian bahwa kita akan sampai pada komputer kuantum skala besar dalam waktu yang tidak terlalu lama.
“Apa artinya itu, masih harus dilihat nanti.”
Inovator kuantum Singapura
Hardware bukan satu-satunya penghalang di jalan menuju masa depan kuantum; bagian lain dari teka-teki kuantum adalah software. Hanya segelintir orang terlatih di komputasi konvensional dan kuantum. Ini berarti bahwa meski hardware tersedia, kata Dr Fitzsimons, perusahaan mungkin kesulitan untuk memanfaatkannya.
“Ada sangat sedikit orang yang benar-benar telah mengerjakan algoritme kuantum. Jika kamu bertanya pada para pakar tentang bagaimana komputasi kuantum bisa diterapkan di bidang keahlian masing-masing, sering kali kamu tidak akan menemui orang yang memiliki keahlian di kedua bidang tersebut,” katanya.
Misalnya, komputer kuantum bisa sangat berguna di industri minyak dan gas untuk menyimulasikan kondisi geofisika. Namun, kata Dr Fitzsimons, “Tidak ada orang di planet ini yang merupakan ahli komputasi geofisika dan algoritme kuantum.”
Horizon bertujuan untuk mengatasi masalah ini. Dr Fitzsimons dan para pendiri lainnya, Tan Si-Hui, keduanya mantan peneliti di CQT, sedang mengembangkan alat yang akan mempermudah pembangunan algoritme kuantum yang kompleks.
Dengan target ini, startup berusia empat tahun tersebut telah menarik perhatian para investor. Pelaporan perusahaan ke regulator menunjukkan bahwa perusahaan telah mengumpulkan dana sebesar US$12 juta (Rp190 miliar) dari entitas yang terkait dengan Tencent dari Cina awal tahun ini, dan US$1,1 juta (Rp17,5 miliar) dari investor awalnya, Sequoia Capital India. Startup ini berkembang pesat, dan berencana menambah hingga 25 posisi baru di perusahaan dalam bidang sains, serta rekayasa dan dukungan produk.
Startup seperti Horizon menjembatani jurang antara komputer konvensional dan kuantum, kata Tong dari SGInnovate, yang juga berinvestasi di perusahaan tersebut.
Startup asal Singapura lainnya di bidang ini adalah Entropica Labs. Pendiri sekaligus CEO, Tommaso Demarie, mencatat banyak perusahaan menghadapi masalah optimalisasi, seperti mengetahui bagaimana mendelegasikan sumber daya dengan cara terbaik untuk memaksimalkan pendapatan.
Peneliti CQT sebelumnya, yang pernah menjadi rekan pascadoktoral di bawah Dr Fitzsimons, tertarik pada cara membuat komputasi kuantum berguna bagi perusahaan.
“Kami berkata, ‘Mari kita membangun kit pengembangan software yang memungkinkan kamu menjalankan sederet algoritme kuantum di komputer kuantum saat ini’, sehingga kamu dapat menyelesaikan masalah optimalisasi untuk tujuan penelitian,” jelas Dr Demarie.
Pada 2020, Entropica Labs berkolaborasi dengan Honeywell Quantum Solutions untuk membantu BMW mengimplementasikan skenario tersebut. Pabrikan mobil itu ingin menilai kemampuan komputer kuantum kecil untuk mengoptimalkan manajemen rantai pasokannya. Entropica menguji hal ini secara eksperimental dan menemukan kinerjanya dapat bersaing dengan algoritme konvensional.
Keahlian teknis dari startup ini membuat kesan mendalam pada Elev8.vc, sebuah investor teknologi canggih yang berbasis di Singapura, kata Managing Director Aditya Mathur. “Mereka sudah memberi nilai tambah bagi perusahaan multinasional besar saat ini yang mulai memahami dampak komputasi kuantum pada bisnisnya.”
Sebagai investor, Elev8.vc mencari perusahaan yang, dalam tiga hingga lima tahun ke depan, berpotensi menyediakan solusi software standar di industri komputasi kuantum. “Kami percaya (Entropica) akan menjadi perusahaan software yang sangat berharga, tak tergantikan bagi semua pengguna kuantum,” kata Mathur.
Keamanan dari ancaman kuantum
Ada kekhawatiran bahwa komputer kuantum bisa dengan mudah memecahkan enkripsi zaman sekarang, membahayakan keamanan jaringan dan infrastruktur keuangan.
Mengantisipasi masalah ini, beberapa startup berlomba-lomba untuk membangun teknologi “aman kuantum” yang membantu bisnis dan pemerintah dalam mengurangi risiko masa depan kuantum.
Salah satu startup dari Singapura adalah SpeQtral, sebuah perusahaan turunan dari CQT yang merancang dan memproduksi sistem komunikasi kuantum berbasis satelit. Perusahaan ini didukung oleh platform investasi tahap awal dari Temasek, Xora Innovation.
SpeQtral hendak melindungi jaringan telekomunikasi suatu negara dan perusahaan dari serangan siber klasik serta serangan berbasis kuantum di masa depan. Perusahaan ini memanfaatkan teknologi yang dikenal dengan distribusi kunci kuantum atau quantum key distribution (QKD) untuk mengirimkan kunci enkripsi yang aman ke seluruh dunia.
“Ini adalah cara untuk meningkatkan infrastruktur komunikasi yang ada agar tahan terhadap potensi serangan kuantum. Ini berkaitan dengan pembaruan standar keamanan dan enkripsi kamu,” jelas Lum Chune Yang, CEO dan pendiri SpeQtral.
SpeQtral terlibat dalam beberapa proyek industri. Pada 2023 ini, perusahaan meluncurkan Quantum Networks Experience Centre (QNEX) bersama Toshiba untuk mitra komersial, peneliti, dan lembaga pemerintah agar lebih mengenal teknologi kriptografi kuantum. Startup ini juga berencana untuk meluncurkan satelit, yang dikenal sebagai satelit SpeQtral-1, pada 2024 atau 2025.
Menginvestasikan teknologi aman kuantum menjadi prioritas bagi Singapura. Pada acara peluncuran QNEX bulan lalu, Wakil Perdana Menteri Heng Swee Keat mengatakan negara tersebut akan terus berinvestasi di Jaringan Aman Kuantum Nasional–sebuah program penelitian nasional yang bertujuan untuk memajukan komunikasi aman kuantum dan mengembangkan kasus penggunaannya.
Jalan ke depan
Masih terlalu dini bagi skena startup teknologi kuantum Singapura, tetapi Prof Ekert dari CQT optimistis tentang potensi pertumbuhannya. Ia mencatat bahwa banyak peneliti muda yang tertarik pada kewirausahaan dan bahwa modal ventura tahap awal telah turut serta memberi dukungan.
Menarik minat investor untuk tahap pertumbuhan berikutnya akan menjadi tantangan. Ia bercerita bagaimana beberapa investor yang ia bicarakan baru-baru ini mengungkapkan kekhawatiran akan “musim dingin kuantum”, saat antusiasme mereda dan pendanaan untuk teknologi kuantum mengering. Saham IonQ dan Rigetti yang terdaftar di bursa telah turun 60,8 persen dan 90,2 persen dari penawaran publik awal masing-masing.
“Investor selalu bertanya tentang hal itu: Apakah kita menuju musim dingin kuantum? Saya berkata: ‘Bagaimana saya tahu? Kamu beri tahu saya, apakah kamu masih berencana menanamkan modal?’” kata Prof Ekert. Namun, ia tetap percaya bahwa investor deep tech akan tetap tertarik tidak hanya pada startup komputasi kuantum, tetapi juga pada mereka yang menyediakan infrastruktur pendukung.
Para pengusaha kuantum Singapura hati-hati dalam pendekatan mereka kepada investor. Dr Fitzsimons menekankan pentingnya mengelola ekspektasi investor.
“Sangat penting untuk jujur mengenai realitas di lapangan–apa risikonya dan kesiapan teknologi,” katanya. “Sejujurnya, kamu bakal kesulitan sendiri bila kamu tidak melakukan ini, karena kamu perlu membangun hubungan jangka panjang dengan investor kamu.”
Dr Demarie dari Entropica berpendapat serupa. Ia menambahkan, “Hari ini, biaya (bagi investor) untuk memasuki pasar masih relatif rendah, dan saya percaya bahwa peluangnya sangat besar.
“Jadi, ada kesempatan nyata untuk memasuki pasar lebih awal dengan harga yang bagus–tidak hanya berpotensi menuai manfaat finansial, tetapi juga untuk memainkan peran yang sangat aktif di industri tersebut.”
Bagi mereka yang masih skeptis tentang kegunaan komputasi kuantum, Direktur CQT saat ini, Profesor Jose Ignacio Latorre, menawarkan sebuah anekdot: Dikatakan bahwa fisikawan Michael Faraday pernah ditanya oleh seorang politisi tentang kegunaan listrik. Respons terkenal Faraday: “Apa gunanya bayi yang baru lahir?”
