Perusahaan rintisan asal Prancis, Alice and Bob, memperkenalkan metode baru untuk mengurangi kesalahan dalam komputasi kuantum. Mereka mengembangkan "kode elevator" yang menggerakkan qubit logis naik turun selama perhitungan, sehingga mampu menurunkan tingkat kesalahan logis hingga 10.000 kali lipat.
Teknologi komputasi kuantum menjanjikan kemampuan pemrosesan jauh melampaui superkomputer konvensional. Namun, tingginya kecepatan komputasi juga meningkatkan peluang terjadinya kesalahan yang sulit diverifikasi oleh sistem lain. Oleh karena itu, koreksi kesalahan dalam perangkat kuantum menjadi sangat penting.
Konsep Kode Elevator dan Cat Qubit
Alice and Bob menggunakan konsep yang terinspirasi dari eksperimen Schrödinger’s Cat dengan menyimpan informasi dalam "cat qubits". Berbeda dengan qubit biasa yang menyimpan informasi dalam satu fase, cat qubit dapat berada dalam dua fase sekaligus, yaitu + dan -.
Fitur ini memberikan perlindungan pasif terhadap kesalahan bit flip, yaitu perubahan nilai qubit yang tidak disengaja menjadi nilai berlawanan. Namun, tim Alice and Bob menambahkan perlindungan aktif melalui kode elevator yang memungkinkan qubit logis bergerak seperti lift untuk mengoreksi kesalahan selama proses komputasi.
Mekanisme dan Keunggulan Kode Elevator
Kode elevator mengandalkan teknik concatenation code yang menumpuk satu kode di atas kode pengulangan (repetition codes). Dengan demikian, sistem dapat memberikan perlindungan bit flip secara lebih efektif. Qubit logis yang bergerak naik turun menjalankan operasi bit flip pada level logis, sehingga memperbaiki kesalahan secara aktif.
Diego Ruiz, fisikawan teoretis di Alice and Bob, menjelaskan bahwa tingkat kesalahan yang jauh lebih rendah akan mempercepat penyelesaian masalah kompleks, seperti simulasi molekul yang rumit. Ia juga mengindikasikan bahwa performa lebih baik kemungkinan dapat dicapai dengan menggunakan kode yang lebih besar dan tingkat lebih tinggi di perangkat keras kuantum.
Efisiensi dan Biaya dalam Komputasi Kuantum
Koreksi kesalahan adalah kebutuhan mutlak untuk membangun komputer kuantum tahan gangguan (fault-tolerant). Namun, membangun qubit logis memerlukan tambahan qubit fisik yang banyak, sehingga menambah biaya dan menurunkan efisiensi ekonomi.
Pendekatan Alice and Bob menawarkan solusi dengan menggunakan satu ancilla logis yang dapat di-reset dan digunakan kembali setelah pemeriksaan kesalahan. Dengan cara ini, kode mereka dapat menampung lebih banyak qubit logis dalam ruang fisik yang sama dengan biaya rendah.
Dibandingkan dengan metode koreksi kesalahan kuantum Alice and Bob sebelumnya, penggunaan kode elevator menurunkan laju kesalahan logis hingga 10.000 kali lebih rendah dengan hanya memerlukan tiga kali jumlah qubit. Temuan ini telah dipublikasikan di server pre-print arXiv.
Potensi Dampak Kode Elevator
Pengembangan kode elevator menjadi terobosan yang signifikan dalam menjawab tantangan kesalahan pada komputasi kuantum. Inovasi ini memungkinkan komunitas penelitian dan industri untuk segera mengatasi hambatan teknis dalam menjalankan algoritma kuantum secara akurat dan efisien.
Dengan peningkatan performa dan pengurangan kebutuhan qubit fisik, teknologi ini dapat mendorong percepatan aplikasi praktis komputasi kuantum, khususnya untuk simulasi molekuler dan masalah komputasi intensif lainnya yang selama ini sulit ditangani oleh teknologi klasik.
Penerapan kode elevator menunjukkan kemajuan besar dalam mengatasi kesalahan bit flip, sehingga membuka jalan bagi perangkat kuantum yang lebih andal dan ekonomis dalam jangka panjang. Penemuan ini menegaskan posisi Alice and Bob sebagai pelopor inovasi dalam pengembangan teknologi kuantum terkini.
-
-
-
-
