Para peneliti IBM, bekerja sama dengan RWTH Aachen University dan Quantum Elements, telah memecahkan rekor sebelumnya dalam komputasi kuantum fidelitas tinggi yang berkelanjutan pada qubit superkonduktor. Terobosan ini, yang dipublikasikan di Nature Communications pada tanggal 27 Februari, mengatasi tantangan inti dalam komputasi kuantum: mempertahankan penghitungan yang stabil dalam jangka waktu yang cukup lama untuk menjalankan algoritme yang kompleks.
Masalah Ketidakstabilan Kuantum
Komputer kuantum mengandalkan qubit, bit kuantum yang setara, untuk memproses informasi. Tidak seperti bit klasik, qubit pada dasarnya rapuh, rentan terhadap kebisingan bahkan dari getaran kecil atau gangguan lingkungan. Kerapuhan ini memaksa para ilmuwan untuk mengelompokkan beberapa qubit fisik menjadi “qubit logis” sebagai bentuk redundansi, namun pendekatan ini pun rentan terhadap “kesalahan logika” — di mana beberapa qubit fisik gagal secara bersamaan sehingga merusak penghitungan.
Masalah ini sangat akut pada prosesor 127-qubit “Kyiv” dan “Marrakesh” IBM, yang mengalami jenis kebisingan tertentu yang disebut “ZZ crosstalk.” Metode koreksi kesalahan tradisional kesulitan untuk menskalakan secara efektif tanpa menimbulkan kesalahan tambahan.
Solusi: Normalizer Dynamical Decoupling (NDD)
Tim peneliti mengembangkan protokol penekan kesalahan hibrid baru yang disebut Normalizer Dynamical Decoupling (NDD). Daripada menerapkan pulsa pengurang derau pada tingkat perangkat keras saja, NDD menyesuaikan waktu pulsa ini agar tersinkronisasi dengan kode kuantum yang dijalankan. Hal ini memerlukan “normalizer” matematis yang menyetel pulsa secara dinamis, sehingga memungkinkan pulsa tersebut menangkal kebisingan dengan lebih efisien.
Hasilnya signifikan:
* Puncak fidelitas pengkodean mencapai 98,05% — lebih tinggi dari rekor sebelumnya.
* Fidelitas ini dipertahankan pada 84,87% selama 55 mikrodetik, lebih dari dua kali lipat rekor sebelumnya yaitu 27 mikrodetik.
Mengapa Ini Penting
Semakin lama komputer kuantum dapat mempertahankan fidelitas tinggi, semakin kompleks pula perhitungan yang dapat dilakukannya. 55 mikrodetik yang berkelanjutan memungkinkan terjadinya sekitar 4.500 hingga 5.500 operasi kuantum berturut-turut sebelum degradasi data. Meskipun hal ini mungkin tampak bertahap, hal ini merupakan peningkatan yang substansial.
Tujuan utama komputasi kuantum adalah untuk mengatasi masalah yang mustahil dilakukan komputer klasik, seperti memecahkan enkripsi modern. Tugas seperti menjalankan algoritme Shor dapat memakan waktu berminggu-minggu atau berbulan-bulan pada sistem kuantum yang mumpuni, dibandingkan dengan triliunan tahun pada mesin klasik.
Pencapaian ini semakin mendekatkan masa depan, menunjukkan bahwa komputasi kuantum dengan ketelitian tinggi yang berkelanjutan dapat dicapai. Keberhasilan tim ini menggarisbawahi pentingnya teknik penekan kesalahan hibrida dan optimalisasi dinamis dalam memajukan teknologi kuantum.
