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

Pengembangan teknologi komputasi kuantum oleh Rutgers dan IBM memberikan kontribusi berarti dalam upaya meningkatkan keandalan komputer kuantum. Tim ilmuwan yang terlibat menguji mekanisme kontrol kuantum selama perangkat beroperasi. Berkat sistem pengendalian ini, komponen informasi kuantum dapat dipantau serta direset ketika bagian lain masih menjalankan operasi. Pencapaian eksperimental tersebut menunjukkan bahwa pengendalian tidak harus menunggu seluruh proses selesai. Dalam bidang komputasi generasi mendatang, kemampuan tersebut menjadi fondasi menarik karena gangguan kecil dapat memengaruhi hasil perhitungan.

Hasil penelitian tersebut diterbitkan melalui jurnal ilmiah Nature Physics dengan kajian tentang transisi antara kondisi kacau dan teratur. Eksperimen tersebut menggabungkan keahlian para akademisi dan peneliti industri. Salah satu tokoh utama dalam penelitian adalah Jedediah Pixley dari Rutgers University dan Maika Takita dari IBM. Para ilmuwan tersebut beserta kolaboratornya mempelajari mekanisme pengaturan kondisi qubit. Berdasarkan pengujian yang dilakukan, sistem memperlihatkan transisi menuju keadaan yang lebih teratur. Meski demikian, 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 merepresentasikan data melalui nilai 0 dan 1, komputer kuantum mengandalkan satuan informasi kuantum yang disebut qubit. Unit informasi tersebut mempunyai karakteristik memiliki kombinasi amplitudo dari keadaan dasar. Kemampuan superposisi tersebut menjadi salah satu dasar potensi komputasi kuantum. Meskipun demikian, keadaan kuantum sangat sensitif terhadap gangguan. Sebagai konsekuensinya, komputer kuantum memerlukan pengaturan lingkungan yang ketat.

Gangguan terhadap qubit dapat berasal dari berbagai kondisi. Gangguan termal, interferensi elektromagnetik dari lingkungan, serta ketidakakuratan operasi gerbang kuantum mampu mengubah respons sistem kuantum. Selain itu, cacat mikroskopis pada komponen dapat mengurangi kualitas operasi. Ketika proses komputasi semakin panjang, kesalahan kecil dapat terakumulasi. Masalah tersebut menyulitkan komputer menghasilkan jawaban yang dapat dipercaya. Dengan mempertimbangkan tantangan tersebut, teknologi pengendalian dan koreksi kesalahan menjadi kebutuhan utama dalam membangun perangkat kuantum berskala besar.

Mekanisme Real-Time Quantum Feedback Control pada Prosesor IBM

Sistem pengendalian dalam penelitian ini menggabungkan pengukuran qubit dengan operasi reset. Dalam penerapannya, perangkat keras mengatur proses komputasi dan pengukuran secara bergantian. Ketika suatu qubit dipilih untuk direset, keadaannya diarahkan kembali ke kondisi yang telah ditetapkan. Mekanisme pengendalian tersebut berfungsi membatasi dinamika yang tidak diinginkan. Meski demikian, pengaturan ulang qubit tidak sama dengan koreksi kesalahan kuantum lengkap. Perbedaan tersebut menunjukkan tahap perkembangan teknologi yang sebenarnya.

Kesulitan teknis yang harus diatasi adalah melakukan pengukuran berulang tanpa menghentikan seluruh prosesor. Data dalam sistem kuantum memiliki keterbatasan penyalinan yang berbeda dari informasi biasa. Di samping keterbatasan penyalinan, aktivitas pengukuran dapat mengganggu kondisi kuantum. Karena itu, perangkat keras memerlukan sinkronisasi yang presisi. Melalui demonstrasi pada prosesor IBM, sistem menunjukkan kemampuan mengoordinasikan ribuan tindakan. Keberhasilan pengendalian itu menunjukkan kemampuan perangkat keras kuantum modern 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. Pada konfigurasi pengujian, tim menggunakan rantai berisi maksimal 100 qubit. Pada tahapan berikutnya, prosesor diprogram menjalankan dua proses yang saling bersaing. Mekanisme awal mencampurkan informasi antarqubit yang berdekatan. Pada proses kedua, sistem memeriksa qubit lalu mengatur ulang kondisinya. Operasi yang memiliki efek berlawanan ini membantu menunjukkan keseimbangan antara kekacauan dan keteraturan.

Sepanjang eksperimen, tim menjalankan hampir 5.000 operasi dua qubit. Pada saat yang sama dalam rangkaian, hampir 5.000 pengukuran dan reset juga dilakukan. Skala eksperimen tersebut memberikan kesempatan mengevaluasi perilaku pada banyak qubit. Untuk memahami respons sistem, para ilmuwan menyesuaikan frekuensi kedua mekanisme. Dengan cara tersebut, mereka dapat mengamati kapan kekacauan mulai mendominasi. Dari pengamatan tersebut, muncul batas perubahan yang jelas antara dua kondisi.

Bagaimana Pengukuran Qubit Mengendalikan Perilaku Komputer Kuantum

Salah satu temuan utama adalah teramatinya transisi fase pada sistem kuantum. Apabila frekuensi operasi pencampuran lebih besar, dinamika qubit tetap menunjukkan karakteristik tidak teratur. Sebaliknya, mekanisme pemeriksaan berulang mampu mengendalikan dinamika sistem. Di sekitar titik keseimbangan kedua proses, perubahan kecil dapat memicu peralihan besar. Fenomena tersebut dikenal sebagai transisi fase. Hasil pengamatan tersebut mendukung pemahaman tentang hubungan pengukuran dan dinamika kuantum.

Dalam kajian fisika, transisi fase sering dijelaskan menggunakan contoh pembekuan air. Ketika kondisi tertentu tercapai, karakteristik material berganti secara nyata. Pada penelitian Rutgers dan IBM, parameter yang diubah adalah frekuensi operasi. Pengamatan yang diperoleh mendukung model teoritis yang dikembangkan. Menurut penelitian tersebut, perilaku kolektif semakin mudah dikenali pada konfigurasi lebih besar. Temuan tersebut menunjukkan bahwa fenomena tidak hanya muncul pada rangkaian kecil. Melalui pencapaian ini, kajian stabilitas komputer kuantum memiliki landasan fisika yang lebih kuat.

Masa Depan Teknologi Komputasi Kuantum dengan Pengendalian Real-Time

Kolaborasi para ilmuwan Rutgers bersama IBM memberikan kontribusi besar dalam penelitian menuju komputasi kuantum yang lebih stabil. Melalui penggunaan pengukuran dan reset qubit secara berulang, eksperimen berhasil menunjukkan pengendalian dinamika qubit. Pengujian dengan hingga 100 qubit menunjukkan potensi pengoperasian sistem pengendalian dalam skala lebih besar. Kendati menjadi langkah penting, metode tersebut belum menghasilkan komputer kuantum yang sepenuhnya toleran kesalahan. Di masa depan, kemampuan kontrol seperti ini berpotensi mendukung komputer kuantum yang lebih andal. Bagaimana pandangan Anda, apakah metode pengendalian qubit dapat mempercepat hadirnya komputer kuantum yang lebih andal? Sampaikan pandangan melalui kolom komentar agar pembahasan masa depan teknologi kuantum menjadi lebih bermanfaat.