Kemajuan besar dalam komputasi kuantum oleh Google (GOOGL.US)! Tingkat kesalahan pada bagian penting berkurang sekitar 40 kali lipat, selangkah lebih dekat menuju aplikasi praktis

Aplikasi Keuangan Zhihui (智通财经APP) melaporkan bahwa Google, anak perusahaan Alphabet (GOOGL.US), menyatakan telah mendemonstrasikan sebuah teknologi baru yang dapat menurunkan tingkat kesalahan pada salah satu aspek kunci komputasi kuantum sekitar 40 kali, menandai kemajuan dalam membangun mesin yang cukup kuat dan andal untuk menyelesaikan masalah yang tidak dapat diatasi oleh komputer tradisional.

Peneliti Emma Rosenfeld dan Craig Gidney dalam blog Google Quantum AI menyebutkan bahwa hasil penelitian yang dipublikasikan pada 15 Oktober di jurnal Science menunjukkan bahwa sebuah proses bernama "budidaya magic state" (magic state cultivation) dapat dijalankan pada prosesor kuantum Google Willow. Teknologi ini mencapai tingkat akurasi rekor 99,99% pada quantum state khusus yang dibutuhkan untuk menjalankan beberapa perhitungan lanjutan.

Kemajuan ini mengatasi salah satu hambatan terbesar dalam komputasi kuantum komersial: kebutuhan perangkat keras yang sangat besar untuk mencegah kesalahan. Komputer kuantum menggunakan qubit, yang mempresentasikan dan memproses informasi dengan cara yang tidak dapat dilakukan oleh bit komputer biasa. Namun, qubit sangat sensitif terhadap gangguan, sehingga membutuhkan koreksi kesalahan dalam jumlah besar agar perhitungan dapat dilakukan secara andal.

Mengapa "Magic State" Sangat Penting

Salah satu tahap koreksi kesalahan yang paling mahal melibatkan persiapan apa yang disebut sebagai "magic state". Ini adalah quantum state khusus yang disiapkan secara unik untuk mendukung beberapa operasi yang dibutuhkan komputer kuantum penuh. Berbeda dengan sumber daya komputasi tradisional, magic state akan habis saat digunakan dan harus terus diproduksi ulang.

Google menyatakan, menurut beberapa estimasi sebelumnya, menyiapkan state ini dapat mengkonsumsi hingga 95% daya komputasi komputer kuantum, sehingga hanya tersisa sedikit untuk perhitungan yang bermanfaat. Mengurangi beban ini bisa membuat komputer kuantum masa depan jauh lebih kecil dan murah untuk dijalankan.

Teknologi budidaya Google mengatasi masalah ini dengan memulai dari quantum state yang tidak sempurna dan melakukan pemeriksaan berulang terhadap kesalahan. Upaya yang tidak lolos pemeriksaan akan dibuang, membuat sistem menghasilkan state dengan tingkat keandalan yang jauh lebih tinggi. Pada prosesor Google Willow, metode ini mengurangi kesalahan sekitar 40 kali dibandingkan dengan state yang belum dibudidayakan.

Tantangan dan Terobosan Teknik

Penelitian ini juga mengharuskan Google mengatasi masalah dalam metode pengukuran kesalahan kuantum. Tim menemukan bahwa fluktuasi listrik dan perubahan suhu dapat memengaruhi metode pengujian mereka, menghasilkan hasil yang awalnya tampak tidak konsisten dengan fisika yang sudah ada. Para peneliti kemudian memodifikasi kontrol perangkat keras dan mengembangkan metode baru untuk mengukur tingkat akurasi teknologi mereka.

Terobosan lain adalah memindahkan quantum state yang telah diperbaiki antara dua sistem koreksi kesalahan yang berbeda—color codes dan surface codes. Kedua sistem ini adalah metode alternatif untuk melindungi informasi kuantum dari kesalahan. Pembuktian bahwa state tersebut tetap stabil setelah dipindahkan menunjukkan bahwa teknologi budidaya ini pada akhirnya dapat diintegrasikan ke sistem komputasi kuantum yang lebih besar.

Bagi investor Alphabet, temuan ini berarti kemajuan dalam mengatasi hambatan teknis dan ekonomi dalam komputasi kuantum komersial. Koreksi kesalahan yang lebih efisien pada akhirnya dapat mengurangi jumlah qubit fisik yang diperlukan untuk melakukan perhitungan yang bermanfaat, sehingga biaya dan kompleksitas pembangunan mesin yang layak secara komersial dapat diturunkan. Komputer kuantum pada akhirnya mungkin akan digunakan dalam sains material, kimia, dan bidang lain yang perhitungannya sangat sulit bagi komputer tradisional.

Namun demikian, hasil ini tidak berarti bahwa Google telah mengembangkan komputer kuantum yang layak untuk penggunaan komersial. Perusahaan mengakui bahwa teknologi ini masih perlu divalidasi dalam skala yang lebih besar dan tantangan teknik yang signifikan masih ada. Peningkatan 40 kali ini secara spesifik berlaku pada persiapan magic state, bukan pada kinerja keseluruhan prosesor atau tingkat kesalahan secara umum.

Penelitian ini memperkuat posisi Google dalam persaingan pengembangan komputasi kuantum toleran kesalahan. Komputasi kuantum toleran kesalahan adalah konsep di mana mesin tetap dapat menjalankan perhitungan yang kompleks dalam waktu lama meskipun perangkat keras dasarnya memiliki kesalahan.

Meskipun pencapaian ini pada akhirnya dapat memperbaiki keekonomian komputasi kuantum, Google belum menyediakan jadwal komersialisasi yang pasti ataupun mengkuantifikasi potensi dampak pendapatan. Bagi investor, arti langsungnya adalah kemajuan teknologi, bukan kontribusi terhadap laba Alphabet dalam jangka pendek.