Peneliti Rutgers dan IBM Kembangkan Metode untuk Menstabilkan Komputer Kuantum Saat Beroperasi
Peneliti Rutgers University dan IBM berhasil menunjukkan metode baru untuk mengendalikan perilaku komputer kuantum ketika proses komputasi masih berlangsung. Penelitian yang diumumkan pada 9 Oktober 2026 ini memanfaatkan teknologi pengukuran dan pengaturan ulang qubit secara berulang untuk mengurangi perilaku kuantum yang tidak terkendali. Eksperimen tersebut dilakukan menggunakan prosesor IBM Quantum Heron dengan melibatkan hingga 100 qubit dalam rangkaian pengujian. Hasilnya menunjukkan bahwa sistem kuantum dapat diarahkan menuju kondisi yang lebih teratur melalui mekanisme umpan balik secara langsung. Temuan ini menjadi langkah penting menuju pengembangan komputer kuantum yang lebih stabil, andal, dan mampu menangani kesalahan selama beroperasi.
Kolaborasi Rutgers University dan IBM dalam Menstabilkan Sistem Kuantum
Penelitian yang dilakukan Rutgers University dan IBM memberikan kontribusi berarti dalam penelitian pengendalian perilaku perangkat kuantum. Kelompok penelitian tersebut menguji mekanisme kontrol kuantum selama perangkat beroperasi. Dengan pendekatan yang dikembangkan, komponen informasi kuantum dapat dipantau serta direset ketika proses kuantum lainnya terus bekerja. Hasil demonstrasi ini membuktikan kemungkinan melakukan intervensi selama operasi kuantum. Untuk penelitian komputer kuantum, mekanisme pengendalian tersebut memiliki nilai strategis karena kesalahan pada qubit berpotensi berkembang selama pemrosesan.
Temuan ilmiah yang dihasilkan diterbitkan melalui jurnal ilmiah Nature Physics dengan pembahasan mengenai pengendalian kekacauan kuantum. Eksperimen tersebut menggabungkan keahlian para akademisi dan peneliti industri. Salah satu tokoh utama dalam penelitian adalah Jedediah Pixley dari Rutgers University dan Maika Takita dari IBM. Para ilmuwan tersebut beserta kolaboratornya mempelajari mekanisme pengaturan kondisi qubit. Berdasarkan pengujian yang dilakukan, perangkat menunjukkan bahwa pengukuran dan reset dapat mengendalikan dinamika kuantum. Walaupun hasilnya menjanjikan, demonstrasi tersebut belum membuktikan koreksi kesalahan kuantum secara lengkap.
Mengapa Komputer Kuantum Sulit Dipertahankan dalam Kondisi Stabil
Komputer kuantum bekerja menggunakan aturan mekanika kuantum pada partikel sangat kecil. Pada sistem digital konvensional menggunakan bit dengan dua keadaan klasik, komputer kuantum menggunakan quantum bit atau qubit. Unit informasi tersebut mempunyai karakteristik berada dalam superposisi keadaan. Kemampuan superposisi tersebut memungkinkan pengembangan algoritma kuantum khusus. Di sisi lain, keadaan kuantum sangat sensitif terhadap gangguan. Akibatnya, pemrosesan informasi kuantum harus dilakukan melalui sistem kontrol yang cermat.
Faktor yang memengaruhi kestabilan qubit muncul melalui beberapa mekanisme. Gangguan termal, sinyal elektromagnetik yang tidak diinginkan, serta ketidakakuratan operasi gerbang kuantum berpotensi mengganggu operasi qubit. Di samping gangguan lingkungan, ketidaksempurnaan material berpotensi menimbulkan kesalahan. Apabila rangkaian perhitungan memiliki banyak tahapan, gangguan yang muncul bisa bertambah. Kondisi tersebut menyulitkan komputer menghasilkan jawaban yang dapat dipercaya. Oleh sebab itu, penelitian stabilisasi sistem kuantum terus dikembangkan dalam membangun perangkat kuantum berskala besar.
Cara Kerja Pengukuran dan Reset Qubit Saat Komputer Beroperasi
Sistem pengendalian dalam penelitian ini menggunakan rangkaian pengukuran serta pemulihan kondisi qubit. Dalam penerapannya, prosesor menjalankan operasi kuantum sambil melakukan pemeriksaan tertentu. Saat rangkaian melakukan reset pada qubit tertentu, qubit dikembalikan menuju keadaan acuan. Mekanisme pengendalian tersebut membantu menekan penyebaran perilaku kuantum yang kacau. Namun, pengaturan ulang qubit tidak sama dengan koreksi kesalahan kuantum lengkap. Perbedaan tersebut menunjukkan tahap perkembangan teknologi yang sebenarnya.
Kesulitan teknis yang harus diatasi adalah menjalankan reset ketika bagian sistem lainnya tetap aktif. Data dalam sistem kuantum tidak memungkinkan penggandaan keadaan kuantum tak dikenal secara sempurna. Dalam proses pengamatan, pemeriksaan langsung berpotensi memengaruhi informasi. Dengan mempertimbangkan sifat tersebut, perangkat keras memerlukan sinkronisasi yang presisi. Melalui demonstrasi pada prosesor IBM, operasi kuantum, pengukuran, dan reset berhasil dijalankan ribuan kali. Keberhasilan pengendalian itu memberikan dasar bagi pengembangan metode yang lebih kompleks untuk mendukung penelitian koreksi kesalahan masa depan.
Pengujian Ribuan Operasi untuk Mengendalikan Kekacauan Kuantum
Untuk membuktikan metode tersebut, tim menggunakan prosesor IBM Quantum Heron yang dilengkapi 156 unit qubit. Dalam rangkaian percobaan, eksperimen melibatkan susunan terhubung sampai 100 qubit. Setelah konfigurasi ditentukan, komputer menjalankan dua jenis operasi dengan pengaruh berbeda. Mekanisme awal menyebarkan informasi melalui interaksi qubit tetangga. Sebaliknya, rangkaian menjalankan pemeriksaan serta pengembalian keadaan. Operasi yang memiliki efek berlawanan ini digunakan untuk mengamati perubahan perilaku sistem.
Selama rangkaian pengujian, tim menjalankan hampir 5.000 operasi dua qubit. Selain itu, hampir 5.000 pengukuran dan reset juga dilakukan. Besarnya rangkaian pengujian menunjukkan kemampuan pengendalian pada sistem kuantum yang cukup besar. Para peneliti kemudian mengatur seberapa sering setiap jenis operasi dilakukan. Dengan cara tersebut, mereka dapat mengamati kapan kekacauan mulai mendominasi. Dari pengamatan tersebut, muncul batas perubahan yang jelas antara dua kondisi.
Transisi Fase Menunjukkan Perubahan dari Kekacauan Menuju Keteraturan
Pencapaian ilmiah penting dalam penelitian adalah munculnya perubahan perilaku kolektif qubit. Saat proses yang menyebarkan kekacauan mendominasi, sistem cenderung mempertahankan perilaku kacau. Ketika keseimbangan operasi berubah, pengukuran dan reset yang lebih sering dapat mengembalikan keteraturan. Pada perbandingan sekitar 50 banding 50, perubahan kecil dapat memicu peralihan besar. Peristiwa fisika ini termasuk fenomena peralihan fase dalam sistem kuantum. Hasil pengamatan tersebut membantu menjelaskan cara keteraturan muncul dari sistem kompleks.
Fenomena peralihan fase mempunyai analogi sederhana berupa perubahan cairan menjadi padatan. Saat parameter sistem melewati batas, perilaku kolektif mengalami peralihan. Untuk sistem qubit yang diuji, variabel pengendali berupa keseimbangan proses pencampuran dan reset. Pengamatan yang diperoleh mendukung model teoritis yang dikembangkan. Menurut penelitian tersebut, perubahan fase terlihat semakin jelas ketika sistem diperbesar. Temuan tersebut menguatkan bahwa perubahan bukan sekadar kebetulan pada sistem sederhana. Berkat hasil tersebut, peneliti memperoleh dasar untuk memahami kontrol kuantum skala besar.
Metode Stabilisasi Qubit Menjadi Langkah Menuju Komputer Kuantum Toleran Kesalahan
Eksperimen pengendalian kuantum yang dilakukan Rutgers dan IBM menghadirkan hasil yang menjanjikan dalam upaya meningkatkan keandalan sistem kuantum. Dengan menerapkan sistem umpan balik yang bekerja selama operasi, para peneliti mampu mengendalikan perilaku sistem. Pengujian dengan hingga 100 qubit menunjukkan potensi pengoperasian sistem pengendalian dalam skala lebih besar. Kendati menjadi langkah penting, teknologi ini masih memerlukan pengembangan menuju koreksi kesalahan lengkap. Di masa depan, penelitian tersebut dapat menjadi bagian dari pembangunan sistem komputasi kuantum yang lebih kuat. Dari sudut pandang Anda, apakah komputer kuantum akan menjadi teknologi penting dalam penelitian masa depan? Sampaikan pandangan melalui kolom komentar agar pembahasan masa depan teknologi kuantum menjadi lebih bermanfaat.
