Bagaimana kalau ada cara untuk membuat komputer quantum yang lebih efisien dengan resource jauh lebih sedikit? Tim peneliti dari Universitas Osaka baru saja membuktikan hal ini bukan sekadar impian.
Komputer quantum menjanjikan revolusi dalam berbagai bidang, mulai dari penemuan obat hingga pemodelan iklim. Teknologi ini memproses informasi menggunakan quantum bits atau qubit, yang berpotensi mengalahkan performa superkomputer tercepat sekalipun.
Namun membangun komputer quantum tetap menjadi tantangan besar. Masalah utamanya adalah sistem quantum sangat rapuh dan mudah terganggu oleh gangguan sekecil apa pun.
Terobosan Metode Distilasi Zero-Level
Para peneliti Jepang memperkenalkan pendekatan revolusioner bernama "zero-level" magic state distillation. Metode ini menyiapkan quantum state berkualitas tinggi dengan kebutuhan qubit jauh lebih sedikit dan biaya komputasi yang drastis lebih rendah.
"Sistem quantum selalu sangat rentan terhadap noise," ungkap peneliti utama Tomohiro Itogawa. "Bahkan gangguan suhu terkecil atau satu foton liar dari sumber eksternal bisa dengan mudah merusak pengaturan komputer quantum."
Untuk mengatasi masalah ini, para ilmuwan fokus pada arsitektur fault-tolerant yang tetap bisa berkomputasi dengan benar meski sebagian sistem mengalami gangguan. Arsitektur ini mengandalkan magic states yang harus sangat murni, dan membuatnya selalu mahal.
Berbeda dengan metode distilasi tradisional yang bekerja di level logis yang lebih tinggi, tim Osaka memilih pendekatan berbeda. Mereka langsung bekerja di level fisik dengan membangun sirkuit fault-tolerant yang beroperasi di "level nol."
Pendekatan ini menghindari kompleksitas sistem berlapis-lapis dan menghasilkan performa yang lebih sederhana namun jauh lebih cepat. Simulasi menunjukkan metode mereka memangkas overhead spasial dan temporal hingga puluhan kali lipat.
"Distilasi magic states tradisionally adalah proses yang sangat mahal secara komputasi karena membutuhkan banyak qubit," jelas Keisuke Fujii, penulis senior studi ini. "Kami ingin mengeksplorasi apakah ada cara mempercepat preparasi high-fidelity states yang diperlukan untuk komputasi quantum."
Dampak untuk Masa Depan
Dengan teknik distilasi baru ini, peneliti mungkin tidak perlu lagi hardware array masif untuk membangun komputer quantum yang tahan noise. Itogawa dan Fujii yakin teknologi ini berkembang lebih cepat dari perkiraan banyak orang.
"Entah menyebutnya magic atau fisika, teknik ini jelas menandai langkah penting menuju pengembangan komputer quantum skala besar yang dapat bertahan dari noise," tutup Itogawa dengan optimis.
Terobosan ini membuka jalan menuju sistem quantum yang lebih praktis dan dapat diakses, membawa kita selangkah lebih dekat ke era komputasi quantum yang sesungguhnya.
