Komputer kuantum yang memperbaiki sendiri: Bebas dari kesalahan dan toleran terhadap kesalahan

• Penulis:
• nama penulis

  Pandangan ke Depan Quantumrun
• Februari 14, 2023

Ringkasan wawasan

Komputasi kuantum mewakili pergeseran paradigma dalam pemrosesan komputer. Sistem ini memiliki potensi untuk menyelesaikan kalkulasi kompleks dalam hitungan menit yang membutuhkan komputer klasik bertahun-tahun, terkadang berabad-abad, untuk menyelesaikannya. Namun, langkah pertama untuk memungkinkan potensi penuh dari teknologi kuantum adalah memastikan mereka dapat memperbaiki sendiri keluarannya.

Konteks komputasi kuantum yang memperbaiki sendiri

Pada tahun 2019, chip Google Sycamore, yang berisi 54 qubit, mampu melakukan perhitungan dalam 200 detik yang biasanya membutuhkan waktu 10,000 tahun untuk menyelesaikan komputer klasik. Pencapaian ini merupakan katalis supremasi kuantum Google, menerima pengakuan dunia sebagai terobosan besar dalam komputasi kuantum. Selanjutnya, ini telah melahirkan penelitian lebih lanjut dan kemajuan dalam lapangan.

Pada tahun 2021, Sycamore mengambil langkah maju dengan menunjukkan bahwa itu dapat memperbaiki kesalahan komputasi. Namun, proses itu sendiri menimbulkan kesalahan baru sesudahnya. Masalah umum dalam komputasi kuantum adalah bahwa tingkat akurasi perhitungannya masih kurang dibandingkan dengan sistem klasik. 

Komputer yang menggunakan bit (digit biner, yang merupakan unit terkecil dari data komputer) dengan dua kemungkinan keadaan (0 dan 1) untuk menyimpan data dilengkapi dengan koreksi kesalahan sebagai fitur standar. Ketika sebuah bit menjadi 0 bukannya 1 atau sebaliknya, jenis kesalahan ini dapat ditangkap dan diperbaiki.

Tantangan dalam komputasi kuantum lebih rumit karena setiap bit kuantum, atau qubit, ada secara bersamaan dalam keadaan 0 dan 1. Jika Anda mencoba mengukur nilainya, data akan hilang. Solusi potensial yang sudah lama ada adalah mengelompokkan banyak qubit fisik menjadi satu "qubit logis" (qubit yang dikendalikan oleh algoritme kuantum). Meskipun qubit logis telah ada sebelumnya, qubit tidak digunakan untuk koreksi kesalahan.

Dampak yang mengganggu

Beberapa lembaga penelitian dan laboratorium AI telah mempelajari cara membuat qubit logis yang dapat dikoreksi sendiri. Misalnya, Duke University dan Joint Quantum Institute yang berbasis di AS membuat qubit logis yang berfungsi sebagai satu unit pada tahun 2021. Dengan mendasarkannya pada kode koreksi kesalahan kuantum, kesalahan dapat lebih mudah dideteksi dan diperbaiki. Selain itu, tim membuat toleransi kesalahan qubit untuk menahan efek negatif apa pun dari kesalahan tersebut. Hasil ini adalah pertama kalinya qubit logis terbukti lebih andal daripada langkah lain yang diperlukan dalam pembuatannya.

Menggunakan sistem perangkap ion University of Maryland, tim mampu mendinginkan hingga 32 atom individu dengan laser sebelum menangguhkannya di atas elektroda pada sebuah chip. Dengan memanipulasi setiap atom dengan laser, mereka dapat menggunakannya sebagai qubit. Para peneliti telah menunjukkan bahwa desain inovatif mungkin suatu hari membebaskan komputasi kuantum dari keadaan kesalahannya saat ini. Qubit logis yang toleran terhadap kesalahan dapat mengatasi kelemahan dalam qubit kontemporer dan dapat menjadi tulang punggung komputer kuantum yang dapat diandalkan untuk aplikasi dunia nyata.

Tanpa komputer kuantum yang mengoreksi sendiri atau memperbaiki sendiri, tidak mungkin membuat sistem kecerdasan buatan (AI) yang akurat, transparan, dan etis. Algoritme ini membutuhkan data dan daya komputasi dalam jumlah besar untuk memenuhi potensinya, termasuk membuat kendaraan otonom aman dan kembaran digital yang dapat mendukung perangkat Internet of Things (IoT).

Implikasi komputasi kuantum yang memperbaiki sendiri

Implikasi yang lebih luas dari investasi dalam komputasi kuantum yang memperbaiki sendiri dapat meliputi: 

• Mengembangkan sistem kuantum yang dapat memproses volume data yang lebih tinggi sambil menangkap kesalahan secara real-time.
• Peneliti mengembangkan sistem kuantum otonom yang tidak hanya dapat memperbaiki sendiri tetapi juga menguji sendiri.
• Peningkatan pendanaan dalam penelitian kuantum dan pengembangan microchip untuk membuat komputer yang dapat memproses miliaran informasi tetapi membutuhkan lebih sedikit energi.
• Komputer kuantum yang andal dapat mendukung proses yang lebih kompleks, termasuk jaringan lalu lintas dan pabrik yang sepenuhnya otomatis.
• Aplikasi industri penuh komputasi kuantum di semua sektor. Skenario ini hanya akan menjadi mungkin setelah perusahaan merasa cukup percaya diri dalam keakuratan keluaran komputasi kuantum untuk memandu pengambilan keputusan atau untuk mengoperasikan sistem bernilai tinggi.

Pertanyaan untuk dipertimbangkan

• Apa manfaat potensial lainnya dari komputer kuantum yang stabil?
• Bagaimana teknologi tersebut dapat memengaruhi pekerjaan Anda di masa mendatang?