Peneliti Rutgers dan IBM Kembangkan Metode untuk Menstabilkan Komputer Kuantum Saat Beroperasi

Peneliti Rutgers University dan IBM berhasil menunjukkan metode baru untuk mengendalikan perilaku komputer kuantum ketika proses komputasi masih berlangsung. Penelitian yang diumumkan pada 9 Oktober 2026 ini memanfaatkan teknologi pengukuran dan pengaturan ulang qubit secara berulang untuk mengurangi perilaku kuantum yang tidak terkendali. Eksperimen tersebut dilakukan menggunakan prosesor IBM Quantum Heron dengan melibatkan hingga 100 qubit dalam rangkaian pengujian. Hasilnya menunjukkan bahwa sistem kuantum dapat diarahkan menuju kondisi yang lebih teratur melalui mekanisme umpan balik secara langsung. Temuan ini menjadi langkah penting menuju pengembangan komputer kuantum yang lebih stabil, andal, dan mampu menangani kesalahan selama beroperasi.

Kolaborasi Rutgers University dan IBM dalam Menstabilkan Sistem Kuantum

Kolaborasi ilmuwan Rutgers bersama IBM menghadirkan pencapaian menarik dalam penelitian pengendalian perilaku perangkat kuantum. Tim ilmuwan yang terlibat berhasil mendemonstrasikan pengendalian umpan balik secara langsung. Melalui metode tersebut, sejumlah qubit dapat diukur kemudian dikembalikan ke kondisi tertentu ketika proses kuantum lainnya terus bekerja. Hasil demonstrasi ini membuktikan kemungkinan melakukan intervensi selama operasi kuantum. Dalam bidang komputasi generasi mendatang, pendekatan semacam ini sangat penting karena gangguan kecil dapat memengaruhi hasil perhitungan.

Hasil penelitian tersebut diterbitkan melalui jurnal ilmiah Nature Physics dengan fokus pada perubahan perilaku sistem kuantum. Penelitian ini menggabungkan keahlian para akademisi dan peneliti industri. Di antara peneliti yang berperan penting adalah Jedediah Pixley dari Rutgers University dan Maika Takita dari IBM. Kelompok peneliti lintas institusi ini mempelajari mekanisme pengaturan kondisi qubit. Berdasarkan pengujian yang dilakukan, perangkat menunjukkan bahwa pengukuran dan reset dapat mengendalikan dinamika kuantum. Kendati menjadi pencapaian penting, demonstrasi tersebut belum membuktikan koreksi kesalahan kuantum secara lengkap.

Tantangan Qubit dan Gangguan Lingkungan pada Komputasi Kuantum

Perangkat kuantum menjalankan pemrosesan menggunakan aturan mekanika kuantum pada partikel sangat kecil. Pada sistem digital konvensional menggunakan bit dengan dua keadaan klasik, komputer kuantum menggunakan quantum bit atau qubit. Unit informasi tersebut mempunyai karakteristik menggunakan prinsip superposisi kuantum. Sifat tersebut mendukung cara pemrosesan informasi yang berbeda. Di sisi lain, stabilitas keadaan qubit menghadapi berbagai tantangan fisik. Sebagai konsekuensinya, pemrosesan informasi kuantum harus dilakukan melalui sistem kontrol yang cermat.

Sumber kesalahan pada sistem kuantum muncul melalui beberapa mekanisme. Gangguan termal, sinyal elektromagnetik yang tidak diinginkan, serta ketidaksempurnaan pulsa kontrol dapat memengaruhi keadaan informasi. Di samping gangguan lingkungan, ketidaksempurnaan material juga dapat memberikan pengaruh. Ketika proses komputasi semakin panjang, gangguan yang muncul bisa bertambah. Akumulasi kesalahan ini berpotensi mengurangi keandalan hasil pemrosesan. Karena alasan inilah, penelitian stabilisasi sistem kuantum terus dikembangkan dalam membangun perangkat kuantum berskala besar.

Mekanisme Real-Time Quantum Feedback Control pada Prosesor IBM

Pendekatan yang digunakan tim Rutgers dan IBM memadukan pemeriksaan keadaan kuantum dan pengaturan ulang. Pada sistem yang dikembangkan, perangkat keras mengatur proses komputasi dan pengukuran secara bergantian. Ketika suatu qubit dipilih untuk direset, qubit dikembalikan menuju keadaan acuan. Operasi pengaturan ulang itu dapat mengarahkan sistem menuju kondisi lebih teratur. Meski demikian, pengaturan ulang qubit tidak sama dengan koreksi kesalahan kuantum lengkap. Batasan kemampuan ini membantu menempatkan penelitian sesuai pencapaiannya.

Salah satu tantangan terbesar adalah menjalankan reset ketika bagian sistem lainnya tetap aktif. Keadaan yang tersimpan pada qubit memiliki keterbatasan penyalinan yang berbeda dari informasi biasa. Dalam proses pengamatan, pemeriksaan langsung berpotensi memengaruhi informasi. Dengan mempertimbangkan sifat tersebut, sistem harus mengatur waktu operasi secara cermat. Melalui demonstrasi pada prosesor IBM, operasi kuantum, pengukuran, dan reset berhasil dijalankan ribuan kali. Pencapaian ini menjadi bukti kemajuan sistem kontrol kuantum untuk mendukung penelitian koreksi kesalahan masa depan.

Eksperimen IBM Quantum Heron Melibatkan Hingga 100 Qubit

Dalam menguji kemampuan sistem pengendalian, tim menggunakan prosesor IBM Quantum Heron yang menggunakan arsitektur dengan total 156 qubit. Dalam rangkaian percobaan, peneliti memilih hingga 100 qubit yang saling terhubung. Pada tahapan berikutnya, prosesor menjalankan dua jenis operasi dengan pengaruh berbeda. Mekanisme awal mencampurkan informasi antarqubit yang berdekatan. Sementara itu, komputer melakukan pengukuran dan reset. Dua mekanisme yang diuji digunakan untuk mengamati perubahan perilaku sistem.

Selama rangkaian pengujian, para peneliti melaksanakan sekitar 5.000 operasi yang menghubungkan pasangan qubit. Sebagai bagian dari pengendalian, jumlah pemeriksaan serta pengaturan ulang mendekati lima ribu. Jumlah operasi yang dilakukan menjadi salah satu demonstrasi terbesar untuk pendekatan ini. Para peneliti kemudian mengubah perbandingan antara operasi pencampuran dan reset. Melalui variasi pengaturan ini, mereka dapat mengamati kapan kekacauan mulai mendominasi. Berdasarkan data eksperimen, terlihat perubahan perilaku ketika keseimbangan operasi melewati titik tertentu.

Hasil Eksperimen Mengungkap Batas antara Sistem Kuantum Kacau dan Stabil

Pencapaian ilmiah penting dalam penelitian adalah teramatinya transisi fase pada sistem kuantum. Ketika operasi pencampuran informasi lebih sering dilakukan, kondisi kuantum sulit diarahkan menuju keadaan sederhana. Dalam kondisi berbeda, operasi pengaturan ulang yang dominan membantu membentuk keadaan lebih teratur. Ketika kedua jenis operasi memiliki frekuensi hampir seimbang, sistem memperlihatkan transisi yang jelas. Perubahan kolektif tersebut dikenal sebagai transisi fase. Temuan ini mendukung pemahaman tentang hubungan pengukuran dan dinamika kuantum.

Dalam kajian fisika, transisi fase mempunyai analogi sederhana berupa perubahan cairan menjadi padatan. Ketika kondisi tertentu tercapai, perilaku kolektif mengalami peralihan. Dalam eksperimen kuantum ini, peneliti mengatur perbandingan jenis tindakan. Pengamatan yang diperoleh memperlihatkan hubungan erat antara eksperimen dan perhitungan ilmiah. Berdasarkan hasil yang dilaporkan, perubahan fase terlihat semakin jelas ketika sistem diperbesar. Hasil tersebut menunjukkan bahwa fenomena tidak hanya muncul pada rangkaian kecil. Berkat hasil tersebut, pengembangan sistem umpan balik mendapatkan dukungan eksperimen.

Kesimpulan: Penelitian Rutgers dan IBM Membuka Jalan bagi Komputer Kuantum Andal

Kolaborasi para ilmuwan Rutgers bersama IBM memberikan kontribusi besar dalam penelitian menuju komputasi kuantum yang lebih stabil. Dengan menerapkan sistem umpan balik yang bekerja selama operasi, para peneliti mampu mengendalikan perilaku sistem. Demonstrasi yang melibatkan maksimal 100 qubit menunjukkan potensi pengoperasian sistem pengendalian dalam skala lebih besar. Kendati menjadi langkah penting, teknologi ini masih memerlukan pengembangan menuju koreksi kesalahan lengkap. Melalui penelitian lanjutan, penelitian tersebut dapat menjadi bagian dari pembangunan sistem komputasi kuantum yang lebih kuat. Menurut Anda, seberapa besar manfaat komputer kuantum untuk pengembangan obat dan material? Sampaikan pandangan melalui kolom komentar agar semakin banyak gagasan mengenai pemanfaatan komputer kuantum dapat dibagikan.