Peneliti di perusahaan komputasi kuantum Quantinuum telah menggunakan mesin Helios-1 baru mereka untuk menjalankan simulasi kuantum terbesar hingga saat ini dari model Fermi-Hubbard, kerangka kerja sentral untuk memahami superkonduktivitas. Eksperimen tersebut melibatkan 36 fermion dan menunjukkan pasangan partikel yang dipicu oleh denyut laser. Kemajuan ini menyoroti potensi komputer kuantum dalam ilmu bahan, meskipun tantangan masih ada.
Superconductor, yang menghantarkan listrik dengan efisiensi sempurna, saat ini hanya beroperasi pada suhu sangat rendah, membatasi penggunaan praktisnya. Fisikawan telah lama mencari cara untuk mengaktifkan superkonduktivitas suhu kamar, sering kali beralih ke model Fermi-Hubbard —kerangka matematika yang berasal dari tahun 1960-an— untuk wawasan. Seperti yang dicatat Henrik Dreyer dari Quantinuum, model ini adalah "salah satu model terpenting dalam semua fisika materi terkondensasi".
Komputer konvensional dapat mensimulasikan model tersebut secara efektif untuk skala kecil tetapi gagal dengan sampel yang lebih besar atau perubahan dinamis seiring waktu. Untuk mengatasi ini, Dreyer dan rekan-rekannya menggunakan Helios-1, komputer kuantum dengan 98 qubit yang terbuat dari ion barium, dimanipulasi melalui laser dan medan elektromagnetik. Dalam eksperimen mereka, mereka mensimulasikan 36 fermion —partikel sentral untuk superconductor— dan memulai pasangan dengan menerapkan denyut laser ke qubit. Pengukuran mengungkapkan tanda-tanda pasangan ini, menangkap proses dinamis yang menantang bagi metode klasik di luar beberapa partikel.
Simulasi memakan waktu beberapa jam di Helios-1, sementara pendekatan klasik menghasilkan hasil yang tidak dapat diandalkan atau waktu yang tidak pasti panjang. "Untuk metode yang kami coba, tidak mungkin mendapatkan hasil yang sama secara andal, kami melihat beberapa jam di komputer kuantum dan tanda tanya besar di sisi klasik", kata Dreyer. Keandalan Helios-1 berasal dari qubit-nya, yang dalam pengujian mempertahankan 94 qubit tahan kesalahan yang terhubung oleh keterkaitan kuantum —rekor di bidang ini.
Para ahli memuji pekerjaan tersebut tetapi mendesak kehati-hatian. Eduardo Ibarra García Padilla di Harvey Mudd College menyebut hasilnya menjanjikan namun memerlukan penandaan terhadap simulasi klasik teratas. Steve White di University of California, Irvine, melihat alat kuantum sebagai potensial pelengkap untuk mempelajari perilaku material dinamis, meskipun hambatan tahap awal masih ada. "Mereka sedang menuju menjadi alat simulasi yang berguna dalam [fisika] materi terkondensasi", kata White, "tapi mereka masih dalam tahap awal".
Studi tersebut, yang dirinci dalam arXiv (DOI: 10.48550/arXiv.2511.02125), menandai kemajuan menuju keunggulan kuantum dalam mengungkap superkonduktivitas.