World

Komputer kuantum bebas kesalahan menjadi kenyataan


Selama bertahun-tahun kita telah diberitahu bahwa komputasi kuantum sudah dekat, dengan banyak kemajuan menunjukkan bahwa komputer berdasarkan mekanika kuantum pada akhirnya akan menggantikan teknologi komputasi saat ini dan membuka berbagai kemungkinan baru. Sekarang, penelitian baru telah mengembangkan sistem komputasi kuantum bebas kesalahan yang berfungsi pertama.

Menggunakan prinsip-prinsip kuantum yang kompleks dan tidak teratur dari superposisi dan keterjeratan untuk membangun komputer yang berfungsi tidaklah mudah. Mesin kuantum saat ini, meskipun mewakili lompatan besar dalam pemahaman dan kemampuan teknis kita, penuh dengan kesalahan.

Komputer modern non-kuantum menghindari kesalahan dalam pemrosesan dan penyimpanan informasi melalui manufaktur berkualitas tinggi. Tetapi aplikasi kritis masih memerlukan prosedur koreksi kesalahan berdasarkan redundansi data.


Lebih lanjut tentang komputasi kuantum: Komputasi kuantum tetap berada di luar jangkauan


Karena sifat mekanika kuantum, komputer kuantum lebih rentan terhadap kesalahan dan kehilangan data. Jadi, mesin kuantum akan selalu membutuhkan koreksi kesalahan. Tetapi mekanika kuantum juga melarang penyalinan informasi kuantum, jadi redundansi harus dicapai dengan menyebarkan informasi kuantum logis ke dalam “keadaan terjerat” yang terdiri dari beberapa sistem fisik – misalnya, banyak atom.

Dijelaskan dalam makalah yang diterbitkan di Alam, peneliti menerapkan operasi komputasi pada dua bit kuantum (qubit). Qubit adalah bagian dari komputer kuantum perangkap ion yang terdiri dari 16 atom yang terperangkap. Setiap informasi qubit didistribusikan ke tujuh atom lainnya.

Tim kemudian mengeksekusi operasi komputasi universal bebas kesalahan pertama pada qubit.

Apa yang mereka maksud dengan “universal”? Menggunakan permutasi dan konfigurasi yang berbeda dari dua gerbang logika kuantum tertentu, setiap operasi yang mungkin dimungkinkan. Kedua gerbang tersebut adalah gerbang kendali-NOT (CNOT) dan gerbang-T. “Untuk komputer kuantum dunia nyata, kita membutuhkan satu set gerbang universal yang dengannya kita dapat memprogram semua algoritme,” jelas Lukas Postler, fisikawan eksperimental dari University of Innsbruck, Austria.

CNOT adalah operasi di mana qubit kedua dibalik jika – dan hanya jika – qubit pertama dalam keadaan 1 (bukan 0). Gerbang-T, yang sangat sulit diimplementasikan pada qubit yang toleran terhadap kesalahan, mengubah fase qubit target.

“Gerbang-T adalah operasi yang sangat mendasar,” kata Markus Müller, fisikawan teoretis dari RWTH Aachen University dan Forschungszentrum Jülich di Jerman. “Mereka sangat menarik karena algoritme kuantum tanpa gerbang-T dapat disimulasikan dengan relatif mudah pada komputer klasik, meniadakan kemungkinan percepatan apa pun. Ini tidak mungkin lagi untuk algoritme dengan gerbang-T.”

Kesalahan yang disebabkan oleh fisika yang mendasarinya saat operasi dilakukan pada qubit dideteksi dan dikoreksi di mesin peneliti.

“Implementasi yang toleran terhadap kesalahan membutuhkan lebih banyak operasi daripada operasi yang tidak toleran terhadap kesalahan,” kata pemimpin tim dan fisikawan eksperimental Universitas Innsbruck Thomas Monz. “Ini akan menimbulkan lebih banyak kesalahan pada skala atom tunggal, tetapi bagaimanapun, operasi eksperimental pada qubit logis lebih baik daripada operasi logis yang tidak toleran terhadap kesalahan. Upaya dan kerumitan meningkat, tetapi kualitas yang dihasilkan lebih baik.”

Hasil eksperimen diperiksa dan dikonfirmasi menggunakan simulasi numerik pada komputer klasik. Sekarang, dua qubit bukanlah komputer kuantum yang berfungsi dan dapat digunakan – kebanyakan komputer modern adalah 32- atau 64-bit – tetapi tim telah menunjukkan bahwa komputasi kuantum bebas kesalahan adalah mungkin. Tujuannya sekarang adalah untuk memperluas pengaturannya ke mesin yang lebih besar dan lebih rumit, dan karenanya lebih berguna.


Tertarik untuk menjelaskan sains? Dengarkan podcast baru kami.



Artikel ini pertama kali tayang di situs cosmosmagazine.com

Related Articles

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

Back to top button