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 menghadirkan pencapaian menarik dalam pengembangan sistem komputasi kuantum yang lebih stabil. Kelompok penelitian tersebut menguji mekanisme kontrol kuantum selama perangkat beroperasi. Berkat sistem pengendalian ini, komponen informasi kuantum dapat dipantau serta direset ketika rangkaian komputasi tetap berlangsung. Pencapaian eksperimental tersebut memperlihatkan kemampuan perangkat keras menjalankan kontrol secara berulang. Dalam bidang komputasi generasi mendatang, kemampuan tersebut menjadi fondasi menarik karena gangguan kecil dapat memengaruhi hasil perhitungan.

Temuan ilmiah yang dihasilkan diterbitkan melalui jurnal ilmiah Nature Physics dengan pembahasan mengenai pengendalian kekacauan kuantum. Penelitian ini dilaksanakan melalui kolaborasi beberapa lembaga penelitian. Peneliti yang terlibat dalam pengembangan tersebut adalah Jedediah Pixley dari Rutgers University dan Maika Takita dari IBM. Kelompok peneliti lintas institusi ini menyelidiki bagaimana perilaku kuantum dapat diarahkan. Berdasarkan pengujian yang dilakukan, perangkat menunjukkan bahwa pengukuran dan reset dapat mengendalikan dinamika kuantum. Kendati menjadi pencapaian penting, penelitian ini belum menghasilkan komputer kuantum yang sepenuhnya bebas kesalahan.

Mengapa Komputer Kuantum Sulit Dipertahankan dalam Kondisi Stabil

Sistem komputasi kuantum beroperasi menggunakan prinsip fisika yang berbeda dari komputer biasa. Jika komputer tradisional merepresentasikan data melalui nilai 0 dan 1, komputer kuantum menggunakan quantum bit atau qubit. Komponen kuantum ini memungkinkan berada dalam superposisi keadaan. Kemampuan superposisi tersebut menjadi salah satu dasar potensi komputasi kuantum. Di sisi lain, informasi pada qubit mudah dipengaruhi lingkungan. Sebagai konsekuensinya, pengendalian qubit membutuhkan perangkat keras dan teknik yang sangat presisi.

Faktor yang memengaruhi kestabilan qubit muncul melalui beberapa mekanisme. Gangguan termal, pengaruh medan elektromagnetik eksternal, serta kesalahan dalam sinyal pengendali dapat memengaruhi keadaan informasi. Di samping gangguan lingkungan, ketidaksempurnaan material berpotensi menimbulkan kesalahan. Saat jumlah operasi kuantum terus meningkat, ketidakakuratan dapat berkembang sepanjang perhitungan. Kondisi tersebut menyulitkan komputer menghasilkan jawaban yang dapat dipercaya. Oleh sebab itu, teknologi pengendalian dan koreksi kesalahan menjadi kebutuhan utama 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. Pada sistem yang dikembangkan, prosesor menjalankan operasi kuantum sambil melakukan pemeriksaan tertentu. Ketika suatu qubit dipilih untuk direset, keadaannya diarahkan kembali ke kondisi yang telah ditetapkan. Mekanisme pengendalian tersebut berfungsi membatasi dinamika yang tidak diinginkan. Perlu dipahami bahwa, proses tersebut belum menjamin perlindungan seluruh informasi logis. Perbedaan tersebut penting dalam memahami hasil eksperimen.

Salah satu tantangan terbesar adalah menjalankan reset ketika bagian sistem lainnya tetap aktif. Keadaan yang tersimpan pada qubit memiliki keterbatasan penyalinan yang berbeda dari informasi biasa. Selain itu, pengukuran dapat mengubah keadaan qubit. Dengan mempertimbangkan sifat tersebut, pengendalian membutuhkan koordinasi yang tepat. Pada eksperimen yang dilaksanakan, perangkat berhasil melakukan rangkaian pemeriksaan secara berulang. Keberhasilan pengendalian itu menjadi bukti kemajuan sistem kontrol kuantum untuk mengembangkan kendali kuantum dalam skala lebih besar.

Pengujian Ribuan Operasi untuk Mengendalikan Kekacauan Kuantum

Sebagai bagian dari demonstrasi penelitian, eksperimen dilaksanakan melalui prosesor kuantum Heron milik IBM yang memiliki 156 qubit. Dalam rangkaian percobaan, peneliti memilih hingga 100 qubit yang saling terhubung. Setelah konfigurasi ditentukan, komputer diprogram menjalankan dua proses yang saling bersaing. Mekanisme awal menyebarkan informasi melalui interaksi qubit tetangga. Sebaliknya, komputer melakukan pengukuran dan reset. Operasi yang memiliki efek berlawanan ini membantu menunjukkan keseimbangan antara kekacauan dan keteraturan.

Selama rangkaian pengujian, para peneliti melaksanakan sekitar 5.000 operasi yang menghubungkan pasangan qubit. Selain itu, operasi pengukuran dan reset dilaksanakan hampir lima ribu kali. Skala eksperimen tersebut memberikan kesempatan mengevaluasi perilaku pada banyak qubit. Setelah menjalankan rangkaian awal, tim menyesuaikan frekuensi kedua mekanisme. Berkat perubahan keseimbangan operasi, tim mampu menemukan kondisi ketika reset lebih berpengaruh. Dari pengamatan tersebut, terlihat perubahan perilaku ketika keseimbangan operasi melewati titik tertentu.

Transisi Fase Menunjukkan Perubahan dari Kekacauan Menuju Keteraturan

Hasil paling menarik dari eksperimen adalah teramatinya transisi fase pada sistem kuantum. Saat proses yang menyebarkan kekacauan mendominasi, sistem cenderung mempertahankan perilaku kacau. Ketika keseimbangan operasi berubah, operasi pengaturan ulang yang dominan membantu membentuk keadaan lebih teratur. Ketika kedua jenis operasi memiliki frekuensi hampir seimbang, sedikit perbedaan frekuensi menghasilkan perubahan perilaku menyeluruh. Peristiwa fisika ini dikenal sebagai transisi fase. Temuan ini membantu menjelaskan cara keteraturan muncul dari sistem kompleks.

Transisi fase umumnya sering dijelaskan menggunakan contoh pembekuan air. Saat parameter sistem melewati batas, perilaku kolektif mengalami peralihan. Dalam eksperimen kuantum ini, peneliti mengatur perbandingan jenis tindakan. 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. Hasil tersebut memberikan bukti perilaku kolektif yang melibatkan banyak qubit. Berkat hasil tersebut, kajian stabilitas komputer kuantum memiliki landasan fisika yang lebih kuat.

Metode Stabilisasi Qubit Menjadi Langkah Menuju Komputer Kuantum Toleran Kesalahan

Kolaborasi para ilmuwan Rutgers bersama IBM menunjukkan kemajuan penting dalam pengembangan teknologi komputer kuantum. Melalui penggunaan sistem umpan balik yang bekerja selama operasi, eksperimen berhasil menunjukkan pengendalian dinamika qubit. Eksperimen berskala hingga seratus qubit menjadi dasar pengembangan teknik pemantauan yang lebih kompleks. Walaupun hasil penelitian sangat menarik, teknologi ini masih memerlukan pengembangan menuju koreksi kesalahan lengkap. 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? Ceritakan harapan Anda terhadap perkembangan teknologi kuantum agar pembahasan masa depan teknologi kuantum menjadi lebih bermanfaat.