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 menjadi salah satu kemajuan penting dalam upaya meningkatkan keandalan komputer kuantum. Tim ilmuwan yang terlibat menguji mekanisme kontrol kuantum selama perangkat beroperasi. Berkat sistem pengendalian ini, bagian tertentu dari prosesor dapat diperiksa dan diatur ulang ketika proses kuantum lainnya terus bekerja. Kemampuan tersebut memperlihatkan kemampuan perangkat keras menjalankan kontrol secara berulang. Bagi perkembangan teknologi, pendekatan semacam ini sangat penting karena gangguan kecil dapat memengaruhi hasil perhitungan.

Hasil penelitian tersebut dipublikasikan dalam jurnal Nature Physics dengan kajian tentang transisi antara kondisi kacau dan teratur. Eksperimen tersebut melibatkan ilmuwan dari sejumlah institusi. Peneliti yang terlibat dalam pengembangan tersebut adalah Jedediah Pixley dari Rutgers University dan Maika Takita dari IBM. Keduanya bersama tim penelitian menyelidiki bagaimana perilaku kuantum dapat diarahkan. Berdasarkan pengujian yang dilakukan, mereka menemukan perubahan perilaku yang jelas ketika frekuensi pengukuran ditingkatkan. Walaupun hasilnya menjanjikan, penelitian ini belum menghasilkan komputer kuantum yang sepenuhnya bebas kesalahan.

Mengapa Komputer Kuantum Sulit Dipertahankan dalam Kondisi Stabil

Perangkat kuantum menjalankan pemrosesan menggunakan fenomena kuantum yang tidak digunakan secara langsung oleh komputer konvensional. Pada sistem digital konvensional menyimpan informasi dalam bentuk bit bernilai nol atau satu, komputer kuantum mengandalkan satuan informasi kuantum yang disebut qubit. Komponen kuantum ini memungkinkan memiliki kombinasi amplitudo dari keadaan dasar. Sifat tersebut menjadi salah satu dasar potensi komputasi kuantum. Namun, keadaan kuantum sangat sensitif terhadap gangguan. Sebagai konsekuensinya, pemrosesan informasi kuantum harus dilakukan melalui sistem kontrol yang cermat.

Gangguan terhadap qubit dapat berasal dari berbagai kondisi. Fluktuasi temperatur, interferensi elektromagnetik dari lingkungan, serta ketidaksempurnaan pulsa kontrol dapat memengaruhi keadaan informasi. Selain itu, ketidaksempurnaan material berpotensi menimbulkan kesalahan. Apabila rangkaian perhitungan memiliki banyak tahapan, ketidakakuratan dapat berkembang sepanjang perhitungan. Masalah tersebut membuat ketepatan keluaran komputasi semakin menantang. Dengan mempertimbangkan tantangan tersebut, penelitian stabilisasi sistem kuantum terus dikembangkan dalam mewujudkan komputer kuantum yang lebih andal.

Mekanisme Real-Time Quantum Feedback Control pada Prosesor IBM

Pendekatan yang digunakan tim Rutgers dan IBM memadukan pemeriksaan keadaan kuantum dan pengaturan ulang. Dalam penerapannya, prosesor menjalankan operasi kuantum sambil melakukan pemeriksaan tertentu. Saat rangkaian melakukan reset pada qubit tertentu, keadaannya diarahkan kembali ke kondisi yang telah ditetapkan. Mekanisme pengendalian tersebut berfungsi membatasi dinamika yang tidak diinginkan. Meski demikian, reset bukan berarti seluruh kesalahan komputasi langsung diperbaiki. Batasan kemampuan ini penting dalam memahami hasil eksperimen.

Kesulitan teknis yang harus diatasi adalah mengatur ribuan operasi pengukuran dalam satu rangkaian komputasi. Data dalam sistem kuantum tidak memungkinkan penggandaan keadaan kuantum tak dikenal secara sempurna. Di samping keterbatasan penyalinan, pengukuran dapat mengubah keadaan qubit. Karena itu, perangkat keras memerlukan sinkronisasi yang presisi. Melalui demonstrasi pada prosesor IBM, sistem menunjukkan kemampuan mengoordinasikan ribuan tindakan. Pencapaian ini menunjukkan kemampuan perangkat keras kuantum modern untuk mendukung penelitian koreksi kesalahan masa depan.

Eksperimen IBM Quantum Heron Melibatkan Hingga 100 Qubit

Sebagai bagian dari demonstrasi penelitian, tim menggunakan prosesor IBM Quantum Heron yang dilengkapi 156 unit qubit. Dari keseluruhan prosesor, eksperimen melibatkan susunan terhubung sampai 100 qubit. Sistem kemudian diprogram menjalankan dua proses yang saling bersaing. Proses pertama mencampurkan informasi antarqubit yang berdekatan. Sebaliknya, komputer melakukan pengukuran dan reset. Kedua proses tersebut memungkinkan peneliti mempelajari cara pengendalian kuantum berlangsung.

Sepanjang eksperimen, sistem melakukan hampir lima ribu operasi antar pasangan qubit. Pada saat yang sama dalam rangkaian, operasi pengukuran dan reset dilaksanakan hampir lima ribu kali. Skala eksperimen tersebut menjadi salah satu demonstrasi terbesar untuk pendekatan ini. Para peneliti kemudian mengatur seberapa sering setiap jenis operasi dilakukan. Dengan cara tersebut, peneliti memperoleh gambaran mengenai perubahan perilaku kolektif qubit. Dari pengamatan tersebut, sistem menunjukkan peralihan dari kekacauan menuju keteraturan.

Bagaimana Pengukuran Qubit Mengendalikan Perilaku Komputer Kuantum

Hasil paling menarik dari eksperimen adalah teramatinya transisi fase pada sistem kuantum. Saat proses yang menyebarkan kekacauan mendominasi, dinamika qubit tetap menunjukkan karakteristik tidak teratur. Ketika keseimbangan operasi berubah, operasi pengaturan ulang yang dominan membantu membentuk keadaan lebih teratur. Ketika kedua jenis operasi memiliki frekuensi hampir seimbang, perubahan kecil dapat memicu peralihan besar. Perubahan kolektif tersebut merupakan contoh phase transition. Temuan ini mendukung pemahaman tentang hubungan pengukuran dan dinamika kuantum.

Fenomena peralihan fase sering dijelaskan menggunakan contoh pembekuan air. Apabila lingkungan mengalami perubahan yang cukup, karakteristik material berganti secara nyata. Dalam eksperimen kuantum ini, parameter yang diubah adalah frekuensi operasi. Pengamatan yang diperoleh memperlihatkan hubungan erat antara eksperimen dan perhitungan ilmiah. Dalam analisis para ilmuwan, pola transisi menjadi lebih tegas pada jumlah qubit lebih banyak. Hal ini menunjukkan bahwa fenomena tidak hanya muncul pada rangkaian kecil. Berkat hasil tersebut, peneliti memperoleh dasar untuk memahami kontrol kuantum skala besar.

Metode Stabilisasi Qubit Menjadi Langkah Menuju Komputer Kuantum Toleran Kesalahan

Eksperimen pengendalian kuantum yang dilakukan Rutgers dan IBM memberikan kontribusi besar dalam pengembangan teknologi komputer kuantum. Melalui penggunaan sistem umpan balik yang bekerja selama operasi, kondisi kuantum dapat diarahkan menuju keteraturan. Pengujian dengan hingga 100 qubit menunjukkan potensi pengoperasian sistem pengendalian dalam skala lebih besar. Meski demikian, 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, seberapa besar manfaat komputer kuantum untuk pengembangan obat dan material? Sampaikan pandangan melalui kolom komentar agar diskusi mengenai inovasi komputasi semakin menarik.