Komputer kuantum, meski berkembang pesat dalam ukuran dan potensi, menghadapi kendala kritis: kesalahan. Ketika mesin-mesin ini tumbuh lebih kuat, tingkat kesalahan mengancam menjadikannya tidak praktis. Kini, para peneliti telah mendemonstrasikan metode untuk mendaur ulang dan menggunakan kembali qubit, meningkatkan keandalannya, dan membuat komputasi kompleks menjadi lebih mudah dilakukan.
Masalah Error pada Komputasi Kuantum
Komputer kuantum yang ada saat ini kesulitan dalam hal akurasi. Mereka terlalu rentan terhadap kesalahan untuk perhitungan berguna di dunia nyata yang melampaui komputer tradisional. Meskipun skema koreksi kesalahan sedang dikembangkan, tantangan besar masih tetap ada: menciptakan qubit berkualitas tinggi yang cukup untuk menjalankan penghitungan dan melacak kesalahan tersebut.
Pendekatan standar membagi qubit menjadi dua kelompok: kelompok yang memanipulasi data (qubit komputasi) dan kelompok yang memantau kesalahan (qubit tambahan). Sulit untuk membangun kedua jenis ini secara memadai. Strategi baru berfokus pada pengurangan jumlah qubit tambahan yang dibutuhkan dengan menggunakannya kembali berulang kali.
Metode Daur Ulang Atom Computing
Para peneliti di Atom Computing telah menunjukkan qubit tambahan dapat didaur ulang hingga 41 kali berturut-turut. Hal ini penting karena perhitungan yang rumit memerlukan banyak putaran koreksi kesalahan, yang berarti pasokan qubit baru yang konstan akan diperlukan. Tim yang dipimpin oleh Matt Norcia mencapai hal ini dengan atom ytterbium yang didinginkan hingga mendekati nol mutlak menggunakan laser dan pulsa elektromagnetik.
Mereka mengatur komputer kuantum mereka menjadi tiga zona:
- Zona Komputasi: 128 qubit menjalankan penghitungan.
- Zona Pelacakan Kesalahan: 80 qubit mengukur dan mengganti qubit yang salah.
- Zona Penyimpanan: 75 qubit disimpan dalam kondisi siap untuk digunakan kembali.
Pengaturan ini memungkinkan tim untuk mengatur ulang qubit tambahan atau menukarnya dengan yang baru sesuai kebutuhan.
Tantangan dan Kontrol Presisi
Keberhasilan metode ini bergantung pada ketelitian yang ekstrim. Cahaya nyasar dari laser dapat mengganggu fungsi qubit, sehingga para peneliti mengembangkan kontrol laser yang disempurnakan dan menyesuaikan status qubit data untuk menahan interferensi yang tidak diinginkan. Tingkat kendali ini sangat penting karena tanpanya, perhitungan sederhana sekalipun akan memerlukan jutaan atau milyaran qubit – sebuah kebutuhan yang mustahil untuk perangkat keras saat ini.
Implikasi yang Lebih Luas terhadap Kemajuan Quantum
Kemampuan untuk menggunakan kembali qubit tidak terbatas pada Atom Computing. Yuval Boger dari QuEra menekankan bahwa kemampuan ini pada dasarnya penting untuk kemajuan komputasi kuantum. Peneliti lain, termasuk di Harvard dan MIT, telah menggunakan metode serupa dengan atom rubidium untuk mempertahankan komputasi kuantum selama berjam-jam. Bahkan komputer kuantum berbasis ion, seperti mesin Helios Quantinuum, dapat menggunakan kembali qubit.
“Penggunaan kembali tambahan bukan lagi sekedar fitur yang diinginkan; ini menjadi kebutuhan untuk meningkatkan komputasi kuantum,” kata Norcia.
Terobosan ini mewakili langkah penting menuju pembangunan komputer kuantum yang praktis dan andal yang mampu memecahkan masalah di luar jangkauan mesin klasik.
