Komputer Kuantum: MIT dan Harvard Lebih Dekat dengan "Simulator Kuantum"

Komputer kuantum adalah cawan suci rekayasa abad ke-21, karena keanehan kuantum mereka akan membuat mereka menyimpan informasi dan memecahkan masalah yang jauh lebih kompleks daripada apa pun yang dapat ditangani oleh superkomputer terbaik saat ini.

Ketika mereka melaporkan hari Rabu di dua makalah yang diterbitkan di Alam, para peneliti di Harvard, Massachusetts Institute of Technology, dan University of Maryland belum cukup menciptakan komputer kuantum dalam semua kemuliaan, tetapi mereka sudah sangat dekat. Mereka malah membangun apa yang dikenal sebagai simulator kuantum. Itu tidak memiliki fleksibilitas dekat-tak terbatas dari komputer kuantum, tetapi menggunakan prinsip-prinsip kuantum untuk memecahkan masalah yang sangat spesifik.

Jadi, apa tepatnya yang dibutuhkan sistem ini untuk dianggap sebagai komputer kuantum? Profesor Harvard Mikhail Lukin, co-lead salah satu koran, mengatakan Terbalik masalahnya ada tiga.

"Kami harus meningkatkan jumlah qubit yang tersedia, meningkatkan koherensi, atau mengurangi kesalahan, dari qubit-qubit ini, dan meningkatkan tingkat kemampuan pemrograman sistem, sehingga membuatnya dapat memecahkan sejumlah besar masalah," katanya.

Para peneliti mampu menangkap dan memanipulasi 51 atom individu, atau qubit, untuk membuat simulator kuantum. Itu seperangkat qubit terbesar yang pernah dirakit untuk simulator semacam itu. Alih-alih partikel ion bermuatan, para peneliti adalah yang pertama menggunakan atom netral dengan sifat yang identik. Tidak seperti ion, atom netral tidak menolak. Ini memungkinkan untuk menyatukan sekelompok besar qubit.

Qubit adalah unit dasar yang memungkinkan komputasi kuantum. Di komputer standar, semua tweet yang Anda ketikkan disimpan sebagai biner, atau serangkaian nol atau satu. Dalam komputer kuantum, data disimpan dalam qubit yang bisa berupa apa saja dari foton, elektron, atau inti.

Sedikit harus bisa berupa satu atau nol, sedangkan qubit bisa menjadi satu dan nol pada saat bersamaan. Ya, itu sangat tidak pasti, tetapi memungkinkan komputer kuantum untuk menyimpan lebih banyak data secara eksponensial daripada mesin biner. 51 atom yang dapat ditangkap oleh peneliti dapat mewakili lebih dari 2 kuadriliun nilai. Mengizinkan para ilmuwan untuk memecahkan masalah optimisasi seperti masalah wiraniaga keliling dan mensimulasikan fenomena fisika yang sebaliknya tidak bisa mereka lakukan.

"Interaksi ini sedang dipelajari bersifat mekanika kuantum," kata Alexander Keesling, Ph.D. mahasiswa dan penulis pendamping penelitian dalam sebuah pernyataan. “Jika Anda mencoba mensimulasikan sistem ini di komputer, Anda dibatasi untuk ukuran sistem yang sangat kecil, dan jumlah parameter terbatas. Jika Anda membuat sistem lebih besar dan lebih besar, dengan sangat cepat Anda akan kehabisan memori dan daya komputasi untuk mensimulasikannya di komputer klasik. Cara mengatasinya adalah dengan benar-benar membangun masalah dengan partikel yang mengikuti aturan yang sama dengan sistem yang Anda simulasi - itulah sebabnya kami menyebutnya simulator kuantum."

Lukin memberi tahu Terbalik tidak ada kerangka waktu kapan komputer kuantum akan menjadi kenyataan, tetapi penelitian ini sebagaimana diberikan para ilmuwan kemampuan mengacaukan hal-hal yang benar-benar keluar dari ranah komputer yang kita gunakan saat ini. Ini membuka pintu untuk lebih memahami seluk-beluk dunia yang kita jalani dengan cara yang benar-benar baru.

Para ilmuwan ingin membangun komputer kuantum sebesar lapangan sepak bola.