Menerbangkan Heron dan Condor: Kemajuan Terbaru dalam Komputer Kuantum

IBM baru saja mengumumkan terobosan terbaru dalam misinya untuk mewujudkan komputer kuantum yang dikomersialkan dan praktis – sebuah prosesor lebih dari 1.000 qubit yang diberi nama ‘Condor’ dan prosesor yang berfokus pada koreksi kesalahan yang diberi nama ‘Heron’.

Komputer kuantum mewakili pendekatan baru dalam komputasi berbasis mesin. Melalui penggunaan qubit yang mampu superposisi dan keterikatan, komputer kuantum berpotensi melakukan perhitungan yang lebih cepat dan lebih kompleks dibandingkan bit klasik yang digunakan dalam komputer tradisional. Tidak seperti komputasi tradisional, di mana bit mewakili 0 atau 1, qubit dalam komputasi kuantum dapat mewakili kedua keadaan secara bersamaan. Pentingnya, hal ini menjadikan komputasi kuantum bersifat komplementer terhadap komputasi klasik, bukan pengganti; ia unggul dalam tugas seperti simulasi molekul dan optimasi sistem, sementara komputasi klasik lebih cocok untuk tugas sehari-hari.

Karena jenis tugas yang seharusnya dikuasai komputasi kuantum itulah teknologi ini begitu dipuja. Sebuah komputer yang mampu melakukan perhitungan kompleks berukuran puluhan kali lebih cepat daripada rekan tradisionalnya layak untuk dikembangkan, karena kasus penggunaannya berpotensi mengubah dunia dan pemahaman kita tentangnya.

Heron dan Condor IBM

Dengan pengumuman tersebut, IBM telah membuat langkah signifikan dalam komputasi kuantum dengan meluncurkan dua prosesor kuantum canggih: Heron dan Condor.

Prosesor Heron, yang ditampilkan pada sistem kuantum ibm_torino, merupakan lompatan maju dengan 133 qubit frekuensi tetap dan coupler yang dapat disetel, memberikan peningkatan kinerja 3-5x dibandingkan prosesor Eagle 127-qubit sebelumnya. Kemajuan ini secara virtual menghilangkan ‘cross-talk’ (interaksi atau interferensi yang tidak diinginkan antar qubit) dan meletakkan dasar bagi pengembangan perangkat keras di masa depan. Secara khusus, IBM sudah menggunakan chip ini dalam platform komputasi Quantum System Two yang berbasis ‘arsitektur modular’.

Di sisi lain, prosesor Condor, sebuah prosesor kuantum superkonduktor dengan 1.121 qubit, merupakan inovasi yang sama pentingnya. Ia meningkatkan kepadatan qubit sebesar 50%, mengintegrasikan kemajuan dalam fabrikasi qubit, dan menyatukan lebih dari satu mil kabel kriogenik berkapasitas tinggi dalam satu lemari pendingin dilusi (alat yang digunakan untuk mencapai suhu sangat rendah, biasanya mendekati nol mutlak). Kinerja Condor sebanding dengan prosesor Osprey 433-qubit perusahaan sebelumnya, menandai tonggak penting dalam skala dan memberikan wawasan bagi desain perangkat keras kuantum di masa depan.

Pengembangan ini oleh IBM sangat penting dalam mendorong batas kegunaan kuantum dan maju menuju superkomputasi berfokus kuantum.

Aplikasi dan Keterbatasan

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, komputer kuantum begitu dipuja karena potensinya untuk secara signifikan meningkatkan pemahaman kita tentang hampir setiap bidang ilmu. Berikut beberapa contoh saja.

Medis: Dalam bidang medis, komputasi kuantum dapat merevolusi penemuan obat dengan mensimulasikan perilaku molekul pada tingkat kuantum. Hal ini memungkinkan prediksi yang lebih akurat tentang bagaimana obat potensial berinteraksi dengan tubuh manusia, mempercepat pengembangan obat baru dan mengurangi biaya.

Meteorologi: Untuk meteorologi, komputer kuantum dapat menganalisis data cuaca dalam jumlah besar lebih efisien daripada komputer klasik. Ini akan menghasilkan prediksi cuaca yang lebih akurat dan pemahaman yang lebih baik tentang perubahan iklim, membantu mengurangi bencana alam dan merencanakan strategi pertanian.

Pemecahan Masalah Kompleks: Komputasi kuantum dapat menangani masalah yang saat ini tidak dapat diselesaikan oleh komputer klasik, seperti mengoptimalkan sistem besar untuk logistik dan rantai pasokan, atau memecahkan masalah matematika rumit. Hal ini memiliki implikasi luas bagi berbagai sektor, termasuk transportasi, energi, dan keuangan.

Penting juga untuk diakui bahwa kita tidak dapat mengetahui apa yang tidak dapat kita bayangkan. Artinya, akan ada banyak kemajuan tak terduga yang menjadi mungkin berkat kemampuan yang suatu hari akan diberikan oleh teknologi ini.

“Komputasi kuantum adalah masa depan komputasi. Ia akan membuka kemungkinan baru untuk penemuan ilmiah dan kemajuan teknologi yang belum dapat kita bayangkan hari ini.” – Arvind Krishna, Ketua dan CEO IBM, dalam wawancara dengan CNBC

Dengan komputer kuantum yang mewakili pencapaian teknologi monumental, tidak mengherankan bahwa terdapat, dan tetap, tantangan signifikan serta keterbatasan yang harus diatasi seiring waktu. Misalnya, komputasi kuantum saat ini menghadapi tantangan dalam koreksi kesalahan, skalabilitas, dan pengembangan algoritma praktis.

Seiring berjalannya waktu, pasti akan muncul tantangan lain yang sebelumnya tidak terduga karena pemahaman mekanika kuantum yang masih dasar namun berkembang. Kompleksitas dan potensi fisika kuantum ditekankan dalam kutipan berikut.

“Jika Anda berpikir Anda mengerti mekanika kuantum, Anda tidak mengerti mekanika kuantum.” – Richard Feynman, Penerima Nobel Fisika

Seperti adanya, keterbatasan ini berarti komputer kuantum belum siap untuk penggunaan luas. Dengan kemajuan terbaru, perkiraan optimis menunjukkan dekade berikutnya sebelum hal ini terwujud.

Pendidikan Tenaga Kerja Komputasi Kuantum Masa Depan

Di dekade-dekade sebelumnya, komputasi kuantum tampak berada di masa depan yang sangat jauh sehingga kursus yang mengajarkannya sangat sedikit. Sekarang, ketika masa depan di mana teknologi ini benar‑benar digunakan mulai terlihat, kebutuhan untuk melatih generasi ilmuwan dan insinyur berikutnya yang akan melanjutkan kemajuan ini semakin meningkat. Akibatnya, banyak universitas kini menawarkan kursus dan program khusus dalam komputasi kuantum untuk menyiapkan tenaga kerja terampil bagi bidang yang sedang berkembang ini.

• The Institute for Quantum Computing at the University of Waterloo adalah contoh penting, menggabungkan riset akademik dengan dorongan untuk mengkomersialkan teknologi. Didanai oleh Mike Lazaridis, pencipta BlackBerry , institut ini mempekerjakan sekitar 296 peneliti dan telah menerbitkan lebih dari 1.500 makalah riset.
• University of Oxford memiliki sejarah panjang dalam komputasi kuantum, dengan kontribusi signifikan termasuk komputer kuantum NMR keadaan murni pertama yang berfungsi.
• Harvard Quantum Initiative di Harvard University berfokus pada kemajuan ilmu dan teknik komputer kuantum serta aplikasinya, mempersiapkan apa yang mereka sebut “revolusi kuantum kedua”.
• Center for Theoretical Physics di MIT menyelami informasi kuantum dan komputasi kuantum, mengeksplorasi algoritma kuantum, teori informasi kuantum, dan realisasi eksperimental komputer kuantum.
• Centre for Quantum Technologies di National University of Singapore dan Nanyang Technological University serta Center for Quantum Information and Computation di University of California Berkeley juga menjadi pelopor dalam pendidikan komputasi kuantum, berfokus pada riset dan pengembangan perangkat kuantum.
• Joint Quantum Institute di University of Maryland berkolaborasi dengan institusi besar seperti NIST dan LPS, menjalankan program riset ekstensif yang didedikasikan untuk mengendalikan dan memanfaatkan sistem kuantum.

Pemain Industri yang Mendorong Kemajuan Komputasi Kuantum

1.  International Business Machines Corporation

IBM Grafik Harga

IBM telah lama menjadi pemimpin dalam pengembangan komputer kuantum. Perusahaan ini berupaya mendemokratisasikan pengembangan komputasi kuantum melalui inisiatif seperti Qiskit Patterns. IBM juga telah memperluas peta jalan mereka untuk mencapai komputasi kuantum berskala besar dan praktis, dengan fokus pada arsitektur modular baru dan jaringan yang dapat memungkinkan sistem kuantum dengan ratusan ribu qubit, esensial untuk aplikasi kuantum praktis.

2.  Microsoft Corporation

MSFT Grafik Harga

Upaya Microsoft (MSFT ) dalam komputasi kuantum berpusat pada integrasi cloud dan kolaborasi. Perusahaan ini telah memperkenalkan mesin kuantum dengan volume kuantum tertinggi di industri ke Azure Quantum, termasuk kemitraan dengan IonQ, Pasqal, Quantinuum, QCI, dan Rigetti. Integrasi ini memfasilitasi eksperimen dan merupakan langkah menuju komputasi kuantum berskala. Microsoft menekankan pentingnya ekosistem global untuk mewujudkan potensi penuh komputasi kuantum dan berencana menyediakan mesin kuantumnya sebagai layanan cloud melalui Azure, memastikan penggunaan yang aman dan bertanggung jawab dari teknologi yang sedang berkembang ini.

3.  Alphabet Inc.

GOOGL Grafik Harga

Alphabet (GOOG ), melalui laboratorium Google Quantum AI, telah membuat langkah signifikan dalam komputasi kuantum. Pada tahun 2023, ilmuwan Google mengumumkan tonggak penting dalam mengurangi tingkat kesalahan pada komputasi kuantum, tantangan lama dalam bidang ini. Penelitiannya, yang dipublikasikan dalam jurnal Nature, menjelaskan sistem yang mampu secara signifikan menurunkan tingkat kesalahan dan menerapkan kode koreksi kesalahan yang dapat mendeteksi serta memperbaiki kesalahan tanpa mengorbankan informasi. Sebelumnya, pada tahun 2019, Google mengklaim telah mencapai “keunggulan kuantum” dengan mesin Sycamore mereka, melakukan perhitungan dalam 200 detik yang akan memakan waktu superkomputer konvensional 10.000 tahun, menunjukkan potensi komputasi kuantum dalam memecahkan masalah kompleks jauh melampaui kemampuan komputasi tradisional.

Kesimpulan

Komputasi kuantum merupakan lompatan revolusioner dalam dunia komputasi, menawarkan potensi untuk merevolusi banyak bidang. Sementara kemajuan terbaru IBM dengan prosesor kuantum Heron dan Condor menandakan kemajuan signifikan menuju komputasi kuantum praktis, teknologi ini terus menghadapi tantangan besar dalam koreksi kesalahan, skalabilitas, dan pengembangan algoritma – menyoroti kebutuhan akan riset dan inovasi yang berkelanjutan.

Walaupun tantangan ini masih ada, komputasi kuantum menjanjikan pembukaan kemungkinan yang belum dapat kita bayangkan hari ini, membuka era baru penemuan ilmiah dan kemajuan teknologi. Potensi penuhnya masih berkembang, dan dampaknya pada berbagai industri serta masyarakat menjanjikan perubahan yang mendalam.