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.

Terobosan Teknologi Pengendalian Komputer Kuantum oleh Rutgers dan IBM

Kolaborasi ilmuwan Rutgers bersama IBM memberikan kontribusi berarti dalam pengembangan sistem komputasi kuantum yang lebih stabil. Tim ilmuwan yang terlibat menguji mekanisme kontrol kuantum selama perangkat beroperasi. Melalui metode tersebut, bagian tertentu dari prosesor dapat diperiksa dan diatur ulang ketika bagian lain masih menjalankan operasi. Kemampuan tersebut membuktikan kemungkinan melakukan intervensi selama operasi kuantum. Dalam bidang komputasi generasi mendatang, mekanisme pengendalian tersebut memiliki nilai strategis karena gangguan kecil dapat memengaruhi hasil perhitungan.

Hasil penelitian tersebut dilaporkan dalam publikasi akademik Nature Physics dengan pembahasan mengenai pengendalian kekacauan 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 berupaya memahami cara mempertahankan kontrol atas sistem kuantum. Berdasarkan pengujian yang dilakukan, mereka menemukan perubahan perilaku yang jelas ketika frekuensi pengukuran ditingkatkan. Kendati menjadi pencapaian penting, demonstrasi tersebut belum membuktikan koreksi kesalahan kuantum secara lengkap.

Mengapa Komputer Kuantum Sulit Dipertahankan dalam Kondisi Stabil

Komputer kuantum bekerja menggunakan aturan mekanika kuantum pada partikel sangat kecil. Jika komputer tradisional menggunakan bit dengan dua keadaan klasik, komputer kuantum menggunakan quantum bit atau qubit. Unit informasi tersebut mempunyai karakteristik memiliki kombinasi amplitudo dari keadaan dasar. Kemampuan superposisi tersebut memungkinkan pengembangan algoritma kuantum khusus. Namun, stabilitas keadaan qubit menghadapi berbagai tantangan fisik. Sebagai konsekuensinya, pengendalian qubit membutuhkan perangkat keras dan teknik yang sangat presisi.

Gangguan terhadap qubit dapat berasal dari berbagai kondisi. Fluktuasi temperatur, sinyal elektromagnetik yang tidak diinginkan, serta kesalahan dalam sinyal pengendali dapat memengaruhi keadaan informasi. Faktor perangkat keras lainnya, cacat mikroskopis pada komponen juga dapat memberikan pengaruh. Ketika proses komputasi semakin panjang, gangguan yang muncul bisa bertambah. Akumulasi kesalahan ini menyulitkan komputer menghasilkan jawaban yang dapat dipercaya. Dengan mempertimbangkan tantangan tersebut, teknologi pengendalian dan koreksi kesalahan menjadi kebutuhan utama dalam meningkatkan kualitas komputasi kuantum.

Teknologi Umpan Balik untuk Mengendalikan Perilaku Qubit

Sistem pengendalian dalam penelitian ini menggabungkan pengukuran qubit dengan operasi reset. Melalui eksperimen tersebut, prosesor menjalankan operasi kuantum sambil melakukan pemeriksaan tertentu. Apabila sistem menjalankan operasi pengaturan ulang, qubit dikembalikan menuju keadaan acuan. Mekanisme pengendalian tersebut membantu menekan penyebaran perilaku kuantum yang kacau. Namun, reset bukan berarti seluruh kesalahan komputasi langsung diperbaiki. Perbedaan tersebut penting dalam memahami hasil eksperimen.

Kesulitan teknis yang harus diatasi adalah mengatur ribuan operasi pengukuran dalam satu rangkaian komputasi. Keadaan yang tersimpan pada qubit memiliki keterbatasan penyalinan yang berbeda dari informasi biasa. Selain itu, pengukuran dapat mengubah keadaan qubit. Karena itu, pengendalian membutuhkan koordinasi yang tepat. Pada eksperimen yang dilaksanakan, 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, eksperimen dilaksanakan melalui prosesor kuantum Heron milik IBM yang dilengkapi 156 unit qubit. Dari keseluruhan prosesor, peneliti memilih hingga 100 qubit yang saling terhubung. Pada tahapan berikutnya, prosesor diatur untuk melakukan dua mekanisme yang memengaruhi keteraturan. Proses pertama menghasilkan dinamika yang meningkatkan pencampuran informasi. Pada proses kedua, sistem memeriksa qubit lalu mengatur ulang kondisinya. Operasi yang memiliki efek berlawanan ini digunakan untuk mengamati perubahan perilaku sistem.

Dalam demonstrasi yang dilakukan, para peneliti melaksanakan sekitar 5.000 operasi yang menghubungkan pasangan qubit. Selain itu, jumlah pemeriksaan serta pengaturan ulang mendekati lima ribu. Jumlah operasi yang dilakukan menjadi salah satu demonstrasi terbesar untuk pendekatan ini. Para peneliti kemudian menyesuaikan frekuensi kedua mekanisme. Melalui variasi pengaturan ini, peneliti memperoleh gambaran mengenai perubahan perilaku kolektif qubit. Dari pengamatan tersebut, terlihat perubahan perilaku ketika keseimbangan operasi melewati titik tertentu.

Bagaimana Pengukuran Qubit Mengendalikan Perilaku Komputer Kuantum

Salah satu temuan utama adalah ditemukannya peralihan tajam antara dua kondisi. Ketika operasi pencampuran informasi lebih sering dilakukan, kondisi kuantum sulit diarahkan menuju keadaan sederhana. Ketika keseimbangan operasi berubah, 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. Temuan ini membantu menjelaskan cara keteraturan muncul dari sistem kompleks.

Transisi fase umumnya mempunyai analogi sederhana berupa perubahan cairan menjadi padatan. Ketika kondisi tertentu tercapai, sifat keseluruhan sistem dapat berubah. Untuk sistem qubit yang diuji, variabel pengendali berupa keseimbangan proses pencampuran dan reset. Hasil pengujian menunjukkan kesesuaian dengan prediksi teori. Dalam analisis para ilmuwan, perilaku kolektif semakin mudah dikenali pada konfigurasi lebih besar. Hal ini memberikan bukti perilaku kolektif yang melibatkan banyak qubit. Berkat hasil tersebut, kajian stabilitas komputer kuantum memiliki landasan fisika yang lebih kuat.

Masa Depan Teknologi Komputasi Kuantum dengan Pengendalian Real-Time

Eksperimen pengendalian kuantum yang dilakukan Rutgers dan IBM memberikan kontribusi besar dalam penelitian menuju komputasi kuantum yang lebih stabil. Berkat pemanfaatan pengukuran dan reset qubit secara berulang, eksperimen berhasil menunjukkan pengendalian dinamika qubit. Pengujian dengan hingga 100 qubit memberikan bukti mengenai kemampuan kontrol pada perangkat keras modern. Walaupun hasil penelitian sangat menarik, metode tersebut belum menghasilkan komputer kuantum yang sepenuhnya toleran kesalahan. Dengan penyempurnaan teknologi, pendekatan pengukuran real-time dapat membantu pengembangan perangkat kuantum generasi berikutnya. Menurut Anda, seberapa besar manfaat komputer kuantum untuk pengembangan obat dan material? Sampaikan pandangan melalui kolom komentar agar diskusi mengenai inovasi komputasi semakin menarik.