Google baru-baru ini mengumumkan bahwa mereka telah membuat terobosan dalam komputasi kuantum. Chip AI kuantum barunya "Willow" memecahkan persamaan dalam 5 menit yang membutuhkan waktu satu tahun untuk menyelesaikan komputer tradisional. Pencapaian ini telah menarik perhatian luas komunitas ilmiah dan teknologi global, dan juga memicu diskusi hangat tentang komputasi kuantum dan hubungannya dengan teori alam semesta paralel. Artikel ini akan mempelajari detail teknis chip "Willow", pentingnya terobosan kinerja, dan kontroversi serta pujian seputar hasilnya.
Google baru-baru ini mengumumkan bahwa mereka telah membuat terobosan besar di bidang komputasi kuantum, yang menarik perhatian besar komunitas teknologi global. Chip AI kuantum terbaru mereka memecahkan persamaan yang mengharuskan komputer biasa bekerja terus menerus selama satu triliun triliun tahun (satu tahun) hanya dalam 5 menit. Perbedaan kecepatan yang mencengangkan ini cukup mengejutkan siapa pun.
Kemacetan dan terobosan dalam komputasi kuantum
Meskipun komputasi kuantum terdengar mutakhir dan keren, komputasi kuantum telah lama menghadapi masalah ketidakstabilan. Partikel kecil tidak mengikuti aturan benda sehari-hari, dan bahkan chip paling canggih pun bisa gagal karena sedikit gangguan pada kondisi rapuhnya. Para peneliti telah mencoba mengeksploitasi sifat yang tidak menentu ini selama beberapa dekade, namun terhambat oleh kenyataan bahwa kesalahan menumpuk terlalu cepat dan sulit untuk diperbaiki.
Teknologi koreksi kesalahan kuantum menawarkan solusi yang memungkinkan, namun memiliki komplikasinya sendiri. Hal ini memerlukan penyebaran informasi antara beberapa qubit, unit dasar data kuantum, yang secara teori sederhana namun berubah menjadi tantangan kompleks dalam praktiknya. Jika terlalu banyak qubit yang terlibat, akan sulit untuk menjaga tingkat kesalahan di bawah ambang batas kritis tertentu.
Hingga saat ini, belum ada yang mampu menunjukkan bahwa tingkat kesalahan dapat dikurangi di bawah titik kritis untuk kode yang dirancang khusus untuk diskalakan. Arsitektur chip kuantum baru Google mengubah hal itu.
Performa luar biasa dari chip "Willow".
Ilmuwan kuantum Hartmut Neven, pendiri Lab Quantum AI Google, menyebut kinerja chip Willow “menakjubkan.” Hasil perhitungan berkecepatan tinggi “mendukung gagasan bahwa komputasi kuantum terjadi di banyak alam semesta paralel,” tambahnya. Artikel tersebut juga menyebutkan fisikawan Universitas Oxford David Deutsch, yang berteori bahwa keberhasilan pengembangan komputer kuantum dapat mendukung "interpretasi banyak dunia" mekanika kuantum dan keberadaan multiverse.
Deutsch telah menjadi pionir dalam komputasi kuantum sejak tahun 1970an. Tujuan penelitiannya tentang komputasi kuantum lebih untuk memverifikasi teori multiverse miliknya.
Konsep alam semesta paralel
Alam semesta paralel, juga dikenal sebagai alam semesta alternatif atau alam semesta ganda, mengacu pada kemungkinan adanya realitas lain di samping realitas kita. Bayangkan alam semesta kita hanyalah satu gelembung dalam gelembung kosmik yang luas, setiap gelembung adalah alam semesta yang berbeda dengan hukum fisika, sejarah, dan bahkan versi diri kita yang berbeda-beda.
Para ilmuwan mengeksplorasi konsep ini melalui teori-teori seperti multiverse, yang menyatakan bahwa alam semesta lain yang tak terhitung jumlahnya mungkin ada, masing-masing memiliki kemungkinannya sendiri. Meskipun kita belum menemukan bukti nyata tentang alam semesta paralel, gagasan ini memicu diskusi menarik tentang hakikat realitas dan apa yang ada di luar apa yang kita lihat dan pahami saat ini.
Kontroversi dan pujian hidup berdampingan
Namun, astrofisikawan yang menjadi penulis Ethan Siegel tidak setuju dengan Google. Dia menuduh Google "membingungkan konsep yang tidak berhubungan, dan Nevin seharusnya mengetahui hal itu."
Siegel menjelaskan bahwa Nevin mengacaukan ruang matematika tempat terjadinya mekanika kuantum dengan konsep alam semesta paralel dan multiverse. Menurut Siegel, meskipun komputer kuantum berhasil, mereka tidak akan mampu membuktikan keberadaan alam semesta paralel.
Meskipun ada perbedaan pendapat, Siegel memuji pencapaian Google dengan chip Willow, menyebutnya sebagai "kemajuan yang luar biasa dalam komputasi kuantum." Ia yakin terobosan ini dapat membantu menyelesaikan beberapa masalah terbesar di bumi, seperti penemuan obat baru, merancang baterai yang lebih baik untuk kendaraan listrik, dan memajukan fusi dan sumber energi baru.
Nevin juga menyuarakan optimisme yang sama, dengan mengatakan: "Banyak dari aplikasi pengubah permainan di masa depan ini tidak dapat dilakukan pada komputer konvensional; aplikasi tersebut menunggu untuk dibuka melalui komputasi kuantum."
Terobosan teknologi chip "Willow".
Chip "Willow" adalah prosesor superkonduktor terbaru yang dirancang oleh tim AI kuantum Google. Tidak seperti perangkat lama yang kesulitan mengendalikan kesalahan, Willow mendorong kinerja ke zona baru, mendukung teknologi yang dirancang untuk membuat koreksi kesalahan kuantum benar-benar memenuhi janjinya.
Sistem ini memenuhi persyaratan pendekatan khusus yang dikenal sebagai "pengkodean permukaan". Upaya sebelumnya telah menemui hambatan dalam menambahkan lebih banyak qubit, namun Willow berhasil menembus penghalang tersebut.
Jarak kode dan koreksi kesalahan kuantum
Kerangka kerja koreksi kesalahan kuantum sering merujuk pada sesuatu yang disebut "jarak kode". Sederhananya, ini mewakili jumlah qubit yang digunakan untuk melindungi blok data kuantum. Jika kondisi tertentu terpenuhi, jarak yang lebih besar (seperti meningkatkan jarak kode dari 3 menjadi 5 menjadi 7) akan mengurangi kemungkinan kegagalan secara keseluruhan.
Pada perangkat baru, tingkat kesalahan logis berkurang setengahnya dengan setiap tingkat jarak tambahan. Peningkatan tersebut telah lama menjadi tujuan utama para peneliti komputasi kuantum.
Berdasarkan temuan yang dipublikasikan, ilmuwan kuantum Hartmut Nevin, pendiri Lab Quantum AI Google, mengatakan, "Willow menyelesaikan perhitungan benchmark standar dalam lima menit, salah satu superkomputer tercepat saat ini. Diperlukan waktu 10 tahun untuk menyelesaikannya."
Performa tahan lama dan koreksi kesalahan waktu nyata
Menjalankan pengujian hanya untuk beberapa siklus mungkin tidak mengungkapkan gambaran lengkap tentang stabilitas sistem. Chip kuantum baru Google mengatasi masalah ini dengan mendorong kinerja hingga satu juta siklus. Perangkat ini mempertahankan kinerja di bawah ambang batasnya dalam skala waktu yang biasanya membuat sistem lain terengah-engah. Mempertahankan akurasi decoding real-time dalam jangka waktu yang lama bukanlah tugas yang mudah.
Tim di belakang "Willow" mengatur operasinya sehingga koreksi dapat dilakukan secara instan. Metode ini memastikan chip tidak keluar jalur.
“Kami melihat Willow sebagai langkah penting dalam perjalanan kami membangun komputer kuantum yang berguna,” kata CEO Google Sundar Pichai.
Melampaui kemacetan tradisional
Superkomputer tradisional menggunakan miliaran saklar kecil yang bekerja dengan cara yang dipahami dengan baik untuk menangani tugas-tugas kompleks. Sebaliknya, komputer kuantum mengeksploitasi fenomena yang tidak dapat direduksi menjadi jalan pintas klasik. Hingga saat ini, masalahnya adalah bagaimana menjaga keadaan kuantum yang rumit tetap hidup cukup lama untuk menyelesaikan kalkulasi yang bermakna.
Dengan Willow, tim menunjukkan bahwa qubit dapat bekerja sama sedemikian rupa sehingga kesalahan tidak terjadi lagi. Demonstrasi tersebut menunjukkan bahwa chip kuantum dapat bergerak menuju komputasi melampaui apa yang dapat ditangani oleh sistem konvensional.
Masa depan komputasi kuantum
Tujuan Google adalah menggunakan perangkat keras yang dapat lulus uji keandalan yang ketat ini untuk membuktikan bahwa komputasi kuantum tidak selamanya menjadi masalah mainan.
Meningkatkan jarak kode tanpa kehilangan kemampuan koreksi kesalahan menunjukkan bahwa sejumlah besar qubit suatu hari nanti dapat mendukung algoritma yang relevan dengan tugas-tugas dunia nyata, seperti mempercepat simulasi yang kompleks, meningkatkan proses penemuan obat, dan mengeksplorasi metode penyimpanan energi baru.
Keberhasilan Willow dalam mencapai tingkat kesalahan di bawah ambang batas dalam jangka waktu yang lama dapat mendorong upaya industri yang telah menunggu bukti kuat bahwa perangkat keras kuantum akan berkembang menjadi alat yang dapat dipercaya.
Meskipun koreksi kesalahan menjadi hal yang rutin, tujuan dari koreksi kesalahan kuantum bukanlah untuk sepenuhnya menghilangkan kesalahan, namun untuk membuat kesalahan yang sangat jarang terjadi sehingga mesin dapat menjalankan perhitungan sampai akhir.
Jika desain masa depan dibangun berdasarkan fitur stabilitas dan skalabilitas Willow, mungkin suatu hari nanti koreksi ini akan terjadi di latar belakang, tidak terlihat oleh pengguna. Mencapai tingkat toleransi kesalahan ini memungkinkan komputer kuantum menangani beban kerja jauh di luar jangkauan perangkat keras klasik. Hal ini mengungkap cara-cara praktis untuk menskalakan mesin luar biasa ini.
Kolaborasi global mendorong koreksi kesalahan kuantum
Upaya Google Quantum AI dan kelompok global lainnya tidak berdiri sendiri. Bidang koreksi kesalahan kuantum telah menarik perhatian banyak peneliti yang berupaya menemukan jalur menuju perangkat praktis.
Selama dekade terakhir, penelitian telah menunjukkan pentingnya desain kisi tertentu dan qubit logis yang disusun dalam tata letak yang cermat. Willow sekarang menunjukkan bahwa dengan arsitektur chip yang tepat dan skema koreksi kesalahan, ambang batas tersebut dapat dilewati.
Hal ini membawa seluruh bidang lebih dekat ke pembuatan mesin yang dapat memecahkan masalah yang bermanfaat. Meskipun perjalanan ini belum berakhir, ada bagian penting dari teka-teki yang sudah ada.
Keberhasilan chip "Willow" Google menandai tonggak penting dalam bidang komputasi kuantum. Meskipun masih ada tantangan, terobosan dalam koreksi kesalahan dan skalabilitas membuka jalan bagi penerapan praktis komputer kuantum di masa depan dan membawa harapan untuk memecahkan banyak masalah global. Teknologi ini tentunya akan memberikan dampak yang besar terhadap perkembangan teknologi di masa depan.