EraAIdailyNews, 21 September 2026 — Komputer kuantum suatu saat nanti berpotensi mengubah penemuan obat, teknologi energi, kriptografi, kecerdasan buatan, dan logistik. Sebelum semua itu terwujud, mesin-mesin ini harus menjadi jauh lebih andal karena informasi kuantum bersifat sangat rapuh terhadap gangguan dari luar.
Meskipun janjinya menggiurkan, komputer kuantum saat ini masih sangat rentan terhadap kesalahan dan gangguan halus dari lingkungan sekitar. Semakin lama operasi kuantum berlangsung, semakin banyak waktu yang tersedia bagi kesalahan-kesalahan itu untuk menumpuk dan merusak perhitungan. Peneliti di Chalmers University of Technology di Swedia kini telah mengembangkan metode yang mampu menjalankan berbagai operasi kuantum canggih lebih dari seribu kali lebih cepat, menembakkan salah satu rintangan utama di bidang ini dan mendorong komputasi kuantum menuju tahap yang toleran terhadap kesalahan.
Tantangan fundamentalnya terletak pada kelembutan informasi kuantum itu sendiri. Berbeda dengan komputer klasik yang sudah memiliki metode koreksi kesalahan yang mapan setelah puluhan tahun pengembangan, sistem kuantum jauh lebih sulit dilindungi. Kebisingan listrik, radiasi kosmik, dan panas berlebih — gangguan yang pada komputer biasa mungkin tidak signifikan — semuanya mampu memasukkan kesalahan saat informasi diproses. "Blok bangunan fundamental komputer kuantum, yang dikenal sebagai qubit, begitu sensitif sehingga bahkan gangguan terkecil sekalipun dapat menyebabkan keadaan kuantum menyimpang dari sasaran, mengakibatkan kehilangan informasi. Jika terlalu banyak kesalahan menumpuk sebelum dapat dikoreksi, komputasi bisa gagal," ujar Lei Du, peneliti di Applied Quantum Physics di Chalmers University of Technology dan penulis utama studi teoretis yang diterbitkan di jurnal Physical Review Letters.
Untuk mengatasi kerapuhan ini, para ilmuwan mengeksplorasi strategi baru untuk melindungi informasi kuantum. Salah satu pendekatan paling menjanjikan menggunakan apa yang disebut kode kuantum bosonik. Berbeda dengan pendekatan konvensional yang menempatkan informasi pada qubit individual, kode bosonik menyimpannya di dalam medan gelombang mikro di dalam rangkaian superkonduktor. "Alih-alih menyimpan informasi kuantum pada qubit individual, kode bosonik mengenkripsi informasi dalam medan gelombang mikro yang ditemukan di dalam rangkaian superkonduktor. Pendekatan ini terbukti memberikan perlindungan yang lebih kuat terhadap jenis-jenis kesalahan tertentu," jelaskan Tangyou Huang, peneliti di Quantum Technology Chalmers dan penulis bersama studi tersebut.
Namun, bekerja dengan kode bosonik bukanlah hal yang sederhana. Secara tradisional, menciptakan dan mengendalikan keadaan kuantum yang diperlukan melibatkan memandu sistem kuantum melalui ribuan siklus pengendalian berulang. Proses ini memakan waktu yang tidak sedikit, dan setiap siklus tambahan membuka peluang baru bagi gangguan luar untuk mencampuri perhitungan. Dalam komputasi kuantum, kecepatan oleh karena itu berkaitan erat dengan keandalan — semakin cepat operasi selesai, semakin kecil jendela waktu bagi kesalahan untuk berkembang.
Inovasi terbaru dari Chalmers justru memecahkan dilemma ini. Lei Du dan Tangyou Huang mengusulkan strategi yang memangkas ribuan siklus pengendalian berulang itu menjadi hanya satu siklus penggerak (driving cycle) tunggal. "Metode kami menunjukkan bahwa beragam operasi kuantum pada keadaan bosonik dapat diselesaikan dalam satu siklus penggerak, bukan beberapa ribu siklus seperti yang dibutuhkan sebelumnya. Hal ini membuat operasi lebih cepat dan lebih efisien, sambil mengurangi risiko gangguan merusak informasi sebelum proses selesai. Ini mewakili langkah penting menuju komputer kuantum yang toleran terhadap kesalahan," kata Du.
Pendekatan baru ini dibangun di atas gerbang kisi kuantum (quantum lattice gates), himpunan universal gerbang kuantum yang baru saja diusulkan oleh tim peneliti yang sama. Gerbang-gerbang ini berfungsi seperti pintasan. Alih-alih memerlukan urutan panjang langkah-langkah pengendalian berulang, gerbang kisi kuantum memungkinkan operasi kuantum yang diinginkan diselesaikan hanya dalam satu siklus penggerak. Hal ini membuat proses lebih cepat, lebih sederhana, dan kurang rentan terhadap kesalahan.
Huang mengibaratkannya dengan membangun kastil Lego besar. "Bisa pembaca bayangkan seperti membangun kastil Lego besar. Alih-alih merangkainya bata demi bata dan mempertaruhkan kesalahan di tengah jalan, gerbang kisi kuantum bertindak seperti modul Lego siap pakai yang dapat disambungkan dengan cepat dan efisien," ujarnya. Teknik ini sangat cocok untuk komputer kuantum superkonduktor, yang merupakan salah satu teknologi paling menonjol yang dikembangkan dalam dorongan internasional menuju komputasi kuantum skala besar. Chalmers University of Technology sendiri juga menggunakan teknologi superkonduktor saat mengembangkan komputer kuantum 100 qubit.
Keunggulan kunci pendekatan ini terletak pada kompatibilitasnya dengan platform yang sudah ada. "Keuntungan utama pendekatan kami adalah dapat diimplementasikan menggunakan platform rangkaian kuantum superkonduktor yang sudah ada. Kami sudah mendiskusikan realisasi eksperimen yang mungkin dengan rekan-rekan di Chalmers, dan kami berharap dapat melihat demonstrasi metode ini dalam waktu dekat," tambah Huang. Hasil penelitian ini menjawab salah satu hambatan sentral di bidang ini: bagaimana menghasilkan dan mengendalikan keadaan kuantum yang mampu mengoreksi kesalahan dengan cepat dan andal.
Secara teknis, metode ini menggunakan kendali Floquet, yang memanfaatkan sinyal pengendalian periodik untuk menggerakkan sistem kuantum. Teknik Floquet sebelumnya umumnya bergantung pada proses lambat yang melibatkan banyak siklus penggerak berulang. Pendekatan yang dikembangkan di Chalmers justru mampu menjalankan gerbang kisi kuantum secara langsung dalam satu siklus penggerak, membuat beberapa operasi menjadi lebih dari seribu kali lebih cepat. Artikel ilmiah berjudul "Single-Period Floquet Control of Bosonic Codes with Quantum Lattice Gates" telah diterbitkan di Physical Review Letters. Penulisnya adalah Tangyou Huang, Lei Du, dan Lingzhen Guo. Para peneliti berafiliasi dengan Chalmers University of Technology di Swedia dan Tianjin University di China. Penelitian ini didanai oleh National Natural Science Foundation of China (NSFC), Wallenberg Centre for Quantum Technology (WACQT), dan Knut and Alice Wallenberg Foundation.
Sumber: ScienceDaily, September 2026.
Tidak ada komentar
Posting Komentar