Google Umumkan Chip Kuantum Willow, Dorong Kemajuan Menuju Komputasi Kuantum Skala Besar

Perusahaan teknologi Google telah memperkenalkan Willow, chip kuantum terbarunya, yang menawarkan kinerja canggih di berbagai metrik, yang memungkinkan dua terobosan. Willow mampu mengurangi kesalahan secara eksponensial saat lebih banyak qubit ditambahkan, mengatasi tantangan utama dalam koreksi kesalahan kuantum yang telah ditangani para peneliti selama hampir 30 tahun. Selain itu, Willow berhasil menyelesaikan perhitungan tolok ukur standar dalam waktu kurang dari lima menit, tugas yang akan memakan waktu sepuluh septiliun (atau 10^25) tahun bagi salah satu superkomputer tercepat saat ini—periode yang jauh melampaui usia Alam Semesta.

Kesalahan merupakan salah satu tantangan paling signifikan dalam komputasi kuantum , karena qubit—unit dasar komputasi dalam komputer kuantum—cenderung berinteraksi cepat dengan lingkungannya, sehingga sulit untuk mempertahankan informasi yang diperlukan untuk menyelesaikan perhitungan.

Sebuah studi terkini yang dipublikasikan di Nature menunjukkan bahwa dengan meningkatkan jumlah qubit yang digunakan di Willow, kesalahan juga dapat dikurangi dan karakteristik kuantum sistem dapat ditingkatkan. Google telah menguji susunan qubit fisik yang semakin besar, dimulai dengan kisi 3x3, lalu beralih ke kisi 5x5, dan akhirnya kisi 7x7. Setiap kali, dengan menerapkan kemajuan terbaru kami dalam koreksi kesalahan kuantum, kami dapat mengurangi separuh tingkat kesalahan. Pengurangan eksponensial dalam kesalahan ini menandai pencapaian bersejarah di bidang ini, yang dikenal sebagai "di bawah ambang batas"—kemampuan untuk menurunkan tingkat kesalahan sambil meningkatkan jumlah qubit.

Untuk menilai kinerja Willow, Google telah menggunakan tolok ukur random circuit sampling (RCS). Hasilnya luar biasa: Willow menyelesaikan perhitungan dalam waktu kurang dari lima menit yang akan memakan waktu 10^25 tahun, atau sepuluh septiliun tahun, untuk menyelesaikan salah satu superkomputer terkuat saat ini. Sebagai perbandingan, ini setara dengan 10,000,000,000,000,000,000,000,000 tahun. Angka yang luar biasa ini jauh melampaui skala waktu yang diketahui dalam fisika dan jauh lebih besar daripada usia alam semesta.

Apa yang Selanjutnya Bagi Willow?

Menurut Google , pengembangan chip Willow dimulai lebih dari satu dekade lalu. Tujuannya adalah untuk menciptakan komputer kuantum praktis berskala besar yang dapat memanfaatkan mekanika kuantum — "sistem operasi" alam, seperti yang kita pahami saat ini — untuk memberi manfaat bagi masyarakat dengan memajukan penemuan ilmiah, mengembangkan aplikasi yang bermanfaat, dan mengatasi beberapa tantangan masyarakat yang paling mendesak. Sebagai bagian dari Google Research, tim telah menguraikan peta jalan jangka panjang, dengan Willow menandai tonggak utama menuju aplikasi yang layak secara komersial.

Tantangan berikutnya di bidang ini adalah untuk menunjukkan komputasi pertama yang “berguna, melampaui komputasi klasik” pada komputer masa kini. chip kuantum , yang relevan dengan aplikasi di dunia nyata. Google optimis bahwa generasi chip Willow dapat membantu mencapai tonggak sejarah ini.

Sejauh ini, dua jenis eksperimen berbeda telah dilakukan. Pertama, tolok ukur RCS telah dilakukan, yang mengevaluasi kinerja terhadap komputer klasik, meskipun tidak memiliki aplikasi langsung di dunia nyata. Kedua, simulasi sistem kuantum telah dilakukan, yang mengarah pada penemuan ilmiah baru, meskipun ini masih dalam kemampuan komputer klasik. Tujuannya adalah untuk menggabungkan kedua pendekatan — melangkah ke ranah algoritme yang berada di luar komputasi klasik dan juga berlaku untuk masalah dunia nyata yang signifikan secara komersial.