Perangkat Keras Quantum Baru Dapat Memungkinkan Komputer Memproses Informasi Secara Lebih Alami

Perangkat Keras Quantum Baru Dapat Memungkinkan Komputer Memproses Informasi Secara Lebih Alami

Perangkat Keras Quantum : Bukan rahasia lagi bahwa komputer kuantum maju dalam hal daya dan efisiensi setiap hari, dan pada akhirnya dapat menjadi aset strategis yang bahkan dapat memberikan keunggulan satu sama lain kepada pemerintah. Hanya dengan melihat garis waktu, komputasi kuantum telah berkembang pesat dalam waktu yang sangat singkat, setelah mencapai supremasi kuantum dengan menunjukkan kemampuan untuk memecahkan masalah kompleks lebih cepat daripada komputer tradisional pada tahun 2019.

Sementara itu, pemerintah federal merencanakan masa depan pasca-kuantum di mana mesin kuantum yang kuat merusak perlindungan enkripsi saat ini. NIST dan perusahaan swasta saat ini sedang berjuang untuk menciptakan perlindungan keamanan siber baru yang dapat menahan serangan kuantum. Semua itu menunjukkan masa depan yang cerah bagi komputer kuantum, yang baru mulai menarik perhatian dan minat sekitar tahun 2016 dengan metode komputasi non-tradisional—yang tampaknya melanggar hukum fisika—untuk memecahkan masalah yang kompleks.

Namun, di bawah permukaan, komputer kuantum masih menghadapi banyak kendala. Yang terbesar adalah bahwa sementara mereka dapat dengan cepat menyelesaikan sebagian besar masalah, mereka juga mengembalikan banyak jawaban yang salah bersama dengan solusi yang tepat. Bayangkan seorang siswa diberi ujian panjang di sekolah, menyelesaikannya hanya dalam beberapa detik, dan kemudian menyerahkannya dengan semua jawaban yang benar terkubur dalam halaman jawaban yang salah. Siswa itu mungkin tidak akan mendapatkan nilai yang sangat bagus. Namun, itu adalah jenis data yang biasanya dikirim kembali oleh komputer kuantum sebagai tanggapan atas pertanyaan. Ini disebut “kebisingan” oleh para ilmuwan kuantum, dan setiap komputer kuantum yang beroperasi hari ini, terlepas dari seberapa kuatnya, menghasilkan banyak kebisingan.

Ada banyak alasan mengapa komputer kuantum menghasilkan kebisingan. Mereka sangat rapuh, dengan perhitungan mereka dipengaruhi oleh hampir semua faktor luar, termasuk suhu, gelombang suara, getaran, cahaya, belitan kuantum tak terlihat dan bahkan radiasi latar belakang. Itulah sebabnya sebagian besar mesin kuantum ditempatkan dalam kotak gelap seperti lemari besi yang dijaga mendekati nol mutlak.

Di luar faktor lingkungan, salah satu alasan terbesar untuk kebisingan adalah kenyataan bahwa qubit komputer kuantum, yang setara dengan bit komputasi tradisional, dapat eksis dalam miliaran kemungkinan status pada saat yang sama, sedangkan bit komputer tradisional baik satu atau nol, tanpa apa pun di antaranya. Itulah mengapa komputer kuantum mampu memproses masalah kompleks dengan begitu cepat, tetapi juga merupakan alasan besar mengapa ada begitu banyak noise dalam hasil mereka. Mereka dapat menggunakan superposisi—dengan qubitnya ada di beberapa status—untuk memecahkan masalah, tetapi masih terikat pada konstruksi komputasi biner ketika mencoba menyelesaikan hasilnya.

Beberapa solusi pasca-pemrosesan telah disarankan untuk meningkatkan akurasi komputasi kuantum. Misalnya, menggabungkan superkomputer tradisional dengan mesin kuantum dan kemudian mengisi daya superkomputer itu dengan membantu menghilangkan kebisingan dapat mempercepat waktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan solusi yang valid, seperti halnya menggunakan kecerdasan buatan untuk menghilangkan banyak kebisingan yang jelas. Awal tahun ini, ilmuwan komputer menyarankan untuk membuat perangkat lunak yang lebih baik yang memungkinkan pengguna mengajukan pertanyaan yang lebih baik kepada komputer kuantum sejak awal.

Sebagian besar solusi potensial untuk masalah kebisingan kuantum melibatkan penanganan masalah setelah fakta. Tapi sekarang, beberapa ilmuwan telah mengusulkan cara untuk memodifikasi perangkat keras komputer kuantum untuk akhirnya menghilangkan ketergantungan mereka pada komputasi biner. Pada dasarnya, desain komputer kuantum baru mereka akan memungkinkan sistem untuk keluar dari keharusan beradaptasi dengan lingkungan biner.

Dalam sebuah artikel yang diterbitkan di Nature Physics, ilmuwan komputer Martin Ringbauer, Michael Meth, dan lainnya mengajukan desain untuk prosesor kuantum yang menggunakan ion yang terperangkap sebagai prosesor inti. Ini akan memungkinkan mesin kuantum mereka untuk “berpikir” dengan cara non-biner di mana qubitnya tidak hanya tunduk pada dua keadaan materi (satu dan nol dari komputasi biner tradisional). Secara teoritis, ini tidak hanya dapat mempercepat perhitungan, tetapi juga menghilangkan kebisingan yang terjadi ketika mencoba untuk mengembalikan solusi komputasi kuantum ke dalam struktur biner.

Perangkat Keras