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.

Penelitian Rutgers dan IBM Membuka Peluang Komputer Kuantum Lebih Stabil

Penelitian yang dilakukan Rutgers University dan IBM menjadi salah satu kemajuan penting dalam upaya meningkatkan keandalan komputer kuantum. Tim ilmuwan yang terlibat menunjukkan kemampuan real-time quantum feedback control. Dengan pendekatan yang dikembangkan, sejumlah qubit dapat diukur kemudian dikembalikan ke kondisi tertentu ketika bagian lain masih menjalankan operasi. Hasil demonstrasi ini memperlihatkan kemampuan perangkat keras menjalankan kontrol secara berulang. Untuk penelitian komputer kuantum, pendekatan semacam ini sangat penting karena gangguan kecil dapat memengaruhi hasil perhitungan.

Pencapaian para peneliti dilaporkan dalam publikasi akademik Nature Physics dengan pembahasan mengenai pengendalian kekacauan kuantum. Eksperimen tersebut menggabungkan keahlian para akademisi dan peneliti industri. Salah satu tokoh utama dalam penelitian adalah Jedediah Pixley dari Rutgers University dan Maika Takita dari IBM. Para ilmuwan tersebut beserta kolaboratornya berupaya memahami cara mempertahankan kontrol atas sistem kuantum. Berdasarkan pengujian yang dilakukan, sistem memperlihatkan transisi menuju keadaan yang lebih teratur. Kendati menjadi pencapaian penting, penelitian ini belum menghasilkan komputer kuantum yang sepenuhnya bebas kesalahan.

Mengapa Komputer Kuantum Sulit Dipertahankan dalam Kondisi Stabil

Komputer kuantum bekerja menggunakan aturan mekanika kuantum pada partikel sangat kecil. Pada sistem digital konvensional merepresentasikan data melalui nilai 0 dan 1, komputer kuantum menggunakan quantum bit atau qubit. Komponen kuantum ini memungkinkan memiliki kombinasi amplitudo dari keadaan dasar. Sifat tersebut memungkinkan pengembangan algoritma kuantum khusus. Namun, keadaan kuantum sangat sensitif terhadap gangguan. Akibatnya, komputer kuantum memerlukan pengaturan lingkungan yang ketat.

Faktor yang memengaruhi kestabilan qubit dapat berasal dari berbagai kondisi. Gangguan termal, interferensi elektromagnetik dari lingkungan, serta ketidaksempurnaan pulsa kontrol mampu mengubah respons sistem kuantum. Di samping gangguan lingkungan, variasi karakteristik fisik perangkat dapat mengurangi kualitas operasi. Apabila rangkaian perhitungan memiliki banyak tahapan, ketidakakuratan dapat berkembang sepanjang perhitungan. Kondisi tersebut membuat ketepatan keluaran komputasi semakin menantang. Oleh sebab itu, penelitian stabilisasi sistem kuantum terus dikembangkan dalam meningkatkan kualitas komputasi kuantum.

Teknologi Umpan Balik untuk Mengendalikan Perilaku Qubit

Pendekatan yang digunakan tim Rutgers dan IBM menggabungkan pengukuran qubit dengan operasi reset. Pada sistem yang dikembangkan, prosesor menjalankan operasi kuantum sambil melakukan pemeriksaan tertentu. Saat rangkaian melakukan reset pada qubit tertentu, qubit dikembalikan menuju keadaan acuan. Operasi pengaturan ulang itu dapat mengarahkan sistem menuju kondisi lebih teratur. Meski demikian, reset bukan berarti seluruh kesalahan komputasi langsung diperbaiki. Perbedaan tersebut penting dalam memahami hasil eksperimen.

Masalah utama dalam eksperimen tersebut adalah mengatur ribuan operasi pengukuran dalam satu rangkaian komputasi. Keadaan yang tersimpan pada qubit tidak memungkinkan penggandaan keadaan kuantum tak dikenal secara sempurna. Di samping keterbatasan penyalinan, pemeriksaan langsung berpotensi memengaruhi informasi. Dengan mempertimbangkan sifat tersebut, perangkat keras memerlukan sinkronisasi yang presisi. Dalam pengujian Rutgers dan IBM, operasi kuantum, pengukuran, dan reset berhasil dijalankan ribuan kali. Keberhasilan pengendalian itu memberikan dasar bagi pengembangan metode yang lebih kompleks untuk mengembangkan kendali kuantum dalam skala lebih besar.

Pengujian Ribuan Operasi untuk Mengendalikan Kekacauan Kuantum

Sebagai bagian dari demonstrasi penelitian, tim menggunakan prosesor IBM Quantum Heron yang memiliki 156 qubit. Dalam rangkaian percobaan, eksperimen melibatkan susunan terhubung sampai 100 qubit. Sistem kemudian diprogram menjalankan dua proses yang saling bersaing. Jenis operasi yang pertama menghasilkan dinamika yang meningkatkan pencampuran informasi. Sebaliknya, rangkaian menjalankan pemeriksaan serta pengembalian keadaan. Kedua proses tersebut memungkinkan peneliti mempelajari cara pengendalian kuantum berlangsung.

Dalam demonstrasi yang dilakukan, sistem melakukan hampir lima ribu operasi antar pasangan qubit. Selain itu, jumlah pemeriksaan serta pengaturan ulang mendekati lima ribu. Besarnya rangkaian pengujian memberikan kesempatan mengevaluasi perilaku pada banyak qubit. Untuk memahami respons sistem, para ilmuwan menyesuaikan frekuensi kedua mekanisme. Berkat perubahan keseimbangan operasi, peneliti memperoleh gambaran mengenai perubahan perilaku kolektif qubit. Hasilnya, sistem menunjukkan peralihan dari kekacauan menuju keteraturan.

Hasil Eksperimen Mengungkap Batas antara Sistem Kuantum Kacau dan Stabil

Hasil paling menarik dari eksperimen adalah teramatinya transisi fase pada sistem kuantum. Saat proses yang menyebarkan kekacauan mendominasi, kondisi kuantum sulit diarahkan menuju keadaan sederhana. Sebaliknya, operasi pengaturan ulang yang dominan membantu membentuk keadaan lebih teratur. Di sekitar titik keseimbangan kedua proses, sedikit perbedaan frekuensi menghasilkan perubahan perilaku menyeluruh. Perubahan kolektif tersebut merupakan contoh phase transition. Temuan ini membantu menjelaskan cara keteraturan muncul dari sistem kompleks.

Fenomena peralihan fase dapat dipahami melalui perubahan air menjadi es. Ketika kondisi tertentu tercapai, perilaku kolektif mengalami peralihan. Untuk sistem qubit yang diuji, peneliti mengatur perbandingan jenis tindakan. Pengamatan yang diperoleh menunjukkan kesesuaian dengan prediksi teori. Berdasarkan hasil yang dilaporkan, pola transisi menjadi lebih tegas pada jumlah qubit lebih banyak. Hasil tersebut menguatkan bahwa perubahan bukan sekadar kebetulan pada sistem sederhana. Dengan demikian, 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 memberikan kontribusi besar dalam penelitian menuju komputasi kuantum yang lebih stabil. Dengan menerapkan sistem umpan balik yang bekerja selama operasi, eksperimen berhasil menunjukkan pengendalian dinamika qubit. Eksperimen berskala hingga seratus qubit menunjukkan potensi pengoperasian sistem pengendalian dalam skala lebih besar. Kendati menjadi langkah penting, sistem yang diuji belum mampu menjamin seluruh perhitungan bebas kesalahan. Di masa depan, kemampuan kontrol seperti ini berpotensi mendukung komputer kuantum yang lebih andal. Menurut Anda, seberapa besar manfaat komputer kuantum untuk pengembangan obat dan material? Silakan bagikan pendapat Anda agar diskusi mengenai inovasi komputasi semakin menarik.