Mekanika kuantum telah ada selama lebih dari 120 tahun. Dari eksperimen celah ganda hingga eksperimen pikiran kucing Schrödinger, mekanika kuantum selalu dianggap sebagai salah satu hukum fisika yang paling misterius dan rumit.
Fisikawan teoretis Amerika Richard Feynman pernah berkata: “Jika Anda pikir Anda memahami mekanika kuantum, Anda tidak memahami mekanika kuantum.”
Meskipun mekanika kuantum tampak jauh dari kita, perkembangannya sangat cepat: Pada tahun 2016, Tiongkok berhasil meluncurkan satelit eksperimen sains kuantum “Micius”; pada tahun 2022, Hadiah Nobel Fisika diberikan kepada tiga ilmuwan atas kontribusi mereka terhadap “sains informasi kuantum.”
Baru-baru ini, Google juga telah membuat kemajuan signifikan di bidang mekanika kuantum, yang digambarkan sebagai inovasi “tonggak sejarah”.
Hartmut Neven, pendiri dan kepala tim AI Kuantum Google, mengumumkan dalam sebuah posting blog peluncuran chip kuantum terbaru mereka “Willow,” yang diklaimnya membuka jalan bagi komputer kuantum skala besar.
Dalam artikelnya, Neven menyatakan bahwa chip ini “memiliki kinerja paling maju dalam banyak metrik” dan “mencapai dua pencapaian besar”:
- Pertama, Willow meningkatkan jumlah “qubit” (105) dan “secara signifikan” mengurangi kesalahan;
- Kedua, Willow menyelesaikan “uji tolok ukur pengambilan sampel sirkuit acak (RCS)” terbarunya dalam waktu kurang dari 5 menit.
Untuk memahami pencapaian inovatif ini, kita perlu memahami cara kerja komputer kuantum dan chip kuantum.
Konsep inti mekanika kuantum adalah "superposisi," yang berarti sistem kuantum dapat berada dalam beberapa keadaan secara bersamaan. Komputer kuantum memanfaatkan superposisi ini untuk menciptakan "bit kuantum (Qubit)," unit dasar komputasi dalam komputer kuantum.
Tidak seperti bit biner pada komputer klasik, qubit dapat berada dalam "superposisi" 0 dan 1 pada saat yang bersamaan. Keadaan ini memungkinkan komputer kuantum untuk memproses beberapa jalur atau keadaan komputasi secara bersamaan, sehingga membuatnya lebih cepat dan lebih efisien daripada komputer klasik untuk memecahkan masalah kompleks tertentu.
Selain itu, terdapat hubungan khusus antara qubit yang disebut “keterikatan kuantum”: ketika qubit terjerat, keadaan satu qubit akan segera memengaruhi keadaan qubit lain, terlepas dari jarak di antara keduanya.
Dengan demikian, dengan mengetahui status satu qubit, kita dapat menyimpulkan status qubit lain, yang memungkinkan transfer informasi. Fitur ini membuat komputer kuantum lebih efektif dalam berbagi dan mengirimkan informasi saat menangani masalah yang kompleks.
Namun, kondisi qubit sangat rapuh dan mudah terganggu oleh lingkungan eksternal (seperti suhu, getaran, interferensi elektromagnetik), yang menyebabkan hilangnya informasi kuantum, sebuah fenomena yang dikenal sebagai "dekoherensi kuantum." Karena adanya keterikatan, kesalahan dapat menyebar dari satu qubit ke qubit lainnya, yang memengaruhi kemampuan komputasi.
Selain itu, karena qubit cenderung bertukar informasi dengan cepat dengan lingkungannya, sulit untuk melindungi informasi yang dibutuhkan untuk menyelesaikan komputasi. Biasanya, semakin banyak qubit yang digunakan komputer kuantum, semakin banyak kesalahan yang terjadi, sehingga seluruh sistem cenderung kembali ke "sistem klasik".
Namun, menurut Hartmut Neven, peneliti Google memperkenalkan metode “koreksi kesalahan kuantum” baru yang memungkinkan chip Willow mengurangi lebih banyak kesalahan seiring dengan semakin banyaknya qubit yang digunakan, sehingga tingkat kesalahan pun menurun secara eksponensial.
Hartmut Neven menyebutkan bahwa pencapaian bersejarah di bidang ini dikenal sebagai "di bawah ambang batas," yang berarti mengurangi kesalahan sekaligus meningkatkan jumlah qubit. Hartmut Neven juga menekankan bahwa sejak Peter Shor memperkenalkan koreksi kesalahan kuantum pada tahun 1995, ini telah menjadi tugas yang sangat menantang.
Oleh karena itu, "di bawah ambang batas" menunjukkan "kemajuan nyata dalam koreksi kesalahan," dan Willow adalah sistem pertama di bawah ambang batas, yang menunjukkan kemungkinan membangun komputer kuantum yang sangat besar. Hasil penelitian ini juga dipublikasikan dalam jurnal "Nature."
Artikel tersebut menyebutkan bahwa Willow menyelesaikan Uji Random Circuit Sampling (RCS), yang digambarkan sebagai "uji tolok ukur klasik tersulit pada komputer kuantum hingga saat ini," hanya dalam waktu 5 menit. Hartmut Neven menyatakan bahwa hasil terbaru Willow adalah "yang terbaik sejauh ini."
Sebaliknya, superkomputer tercepat di dunia akan membutuhkan waktu 10^25 tahun untuk menyelesaikan RCS, rentang waktu yang melampaui usia alam semesta (sekitar 13.8 miliar tahun).
Random Circuit Sampling (RCS) adalah metode yang digunakan untuk mengevaluasi kinerja komputer kuantum. Ide utamanya adalah menggunakan komputer kuantum untuk menjalankan operasi gerbang kuantum yang dipilih secara acak, menghasilkan status kuantum acak, lalu mengambil sampel dan mengukur status kuantum tersebut.
RCS pertama kali diusulkan oleh tim Hartmut Neven, yang menyatakan bahwa sekarang ini adalah “standar universal di bidang ini. "
Perlu disebutkan bahwa pada tahun 2019, Google mengklaim bahwa prosesor kuantumnya “Sycamore” dapat menyelesaikan dalam tiga menit perhitungan yang membutuhkan waktu sepuluh ribu tahun untuk diselesaikan oleh superkomputer tercepat di dunia, menekankan bahwa tim peneliti mereka telah mencapai “supremasi kuantum. "
IBM membantah hasil pengujian Sycamore, dan istilah “supremasi kuantum” juga memicu kontroversi besar, meskipun Google bersikeras bahwa itu hanyalah “istilah artistik.” Selanjutnya, Google mencoba menghindari penggunaan istilah ini, dan sebaliknya menyatakan bahwa mereka telah mencapai “melampaui komputasi klasik.”
Selain itu, IBM dan Honeywell umumnya menggunakan istilah "volume kuantum" untuk menggambarkan dan mengukur perangkat komputasi kuantum mereka dalam penelitian mekanika kuantum, sebuah konsep yang sama sekali tidak digunakan Google. Kurangnya standar yang seragam membuat sulit untuk membandingkan produk yang bersaing.
Hartmut Neven menyebutkan bahwa teknologi kuantum memiliki aplikasi dalam pengumpulan data pelatihan AI, pengembangan kendaraan energi baru, dan penemuan obat baru.
Hartmut Neven juga menantikan tujuan berikutnya dari penelitian mekanika kuantum Google: untuk menyelesaikan komputasi yang “relevan dengan program praktis” dan “mustahil dicapai oleh komputer klasik,” sehingga benar-benar menjadikannya “berguna” dan “melampaui klasik.”
Sumber dari jika
Penafian: Informasi yang diuraikan di atas disediakan oleh ifanr.com, independen dari Chovm.com. Chovm.com tidak membuat pernyataan dan jaminan mengenai kualitas dan keandalan penjual dan produk. Chovm.com secara tegas melepaskan tanggung jawab apa pun atas pelanggaran yang berkaitan dengan hak cipta konten.
