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.

Kolaborasi Rutgers University dan IBM dalam Menstabilkan Sistem Kuantum

Pengembangan teknologi komputasi kuantum oleh Rutgers dan IBM menghadirkan pencapaian menarik dalam penelitian pengendalian perilaku perangkat kuantum. Kelompok penelitian tersebut berhasil mendemonstrasikan pengendalian umpan balik secara langsung. Melalui metode tersebut, bagian tertentu dari prosesor dapat diperiksa dan diatur ulang ketika proses kuantum lainnya terus bekerja. Hasil demonstrasi ini menunjukkan bahwa pengendalian tidak harus menunggu seluruh proses selesai. Dalam bidang komputasi generasi mendatang, kemampuan tersebut menjadi fondasi menarik karena kesalahan pada qubit berpotensi berkembang selama pemrosesan.

Hasil penelitian tersebut dipublikasikan dalam jurnal Nature Physics dengan fokus pada perubahan perilaku sistem kuantum. Penelitian ini melibatkan ilmuwan dari sejumlah institusi. Peneliti yang terlibat dalam pengembangan tersebut adalah Jedediah Pixley dari Rutgers University dan Maika Takita dari IBM. Kelompok peneliti lintas institusi ini mempelajari mekanisme pengaturan kondisi qubit. Hasilnya, sistem memperlihatkan transisi menuju keadaan yang lebih teratur. Meski demikian, hasil eksperimen masih merupakan tahap menuju komputasi kuantum yang toleran terhadap kesalahan.

Mengapa Komputer Kuantum Sulit Dipertahankan dalam Kondisi Stabil

Komputer kuantum bekerja menggunakan prinsip fisika yang berbeda dari komputer biasa. Pada sistem digital konvensional merepresentasikan data melalui nilai 0 dan 1, komputer kuantum memanfaatkan unit informasi bernama qubit. Unit informasi tersebut mempunyai karakteristik berada dalam superposisi keadaan. Sifat tersebut memungkinkan pengembangan algoritma kuantum khusus. Meskipun demikian, stabilitas keadaan qubit menghadapi berbagai tantangan fisik. Akibatnya, komputer kuantum memerlukan pengaturan lingkungan yang ketat.

Faktor yang memengaruhi kestabilan qubit dapat berasal dari berbagai kondisi. Perubahan suhu, sinyal elektromagnetik yang tidak diinginkan, serta ketidakakuratan operasi gerbang kuantum mampu mengubah respons sistem kuantum. Di samping gangguan lingkungan, cacat mikroskopis pada komponen berpotensi menimbulkan kesalahan. Ketika proses komputasi semakin panjang, kesalahan kecil dapat terakumulasi. Kondisi tersebut membuat ketepatan keluaran komputasi semakin menantang. Dengan mempertimbangkan tantangan tersebut, metode pemantauan qubit memiliki peran penting dalam mewujudkan komputer kuantum yang lebih andal.

Mekanisme Real-Time Quantum Feedback Control pada Prosesor IBM

Sistem pengendalian dalam penelitian ini memadukan pemeriksaan keadaan kuantum dan pengaturan ulang. Melalui eksperimen tersebut, komputer melakukan pengukuran ketika operasi lainnya berlangsung. Apabila sistem menjalankan operasi pengaturan ulang, qubit dikembalikan menuju keadaan acuan. Mekanisme pengendalian tersebut berfungsi membatasi dinamika yang tidak diinginkan. Namun, pengaturan ulang qubit tidak sama dengan koreksi kesalahan kuantum lengkap. Batasan kemampuan ini penting dalam memahami hasil eksperimen.

Masalah utama dalam eksperimen tersebut adalah menjalankan reset ketika bagian sistem lainnya tetap aktif. Keadaan yang tersimpan pada qubit tidak memungkinkan penggandaan keadaan kuantum tak dikenal secara sempurna. Di samping keterbatasan penyalinan, aktivitas pengukuran dapat mengganggu kondisi kuantum. Oleh sebab itu, sistem harus mengatur waktu operasi secara cermat. Dalam pengujian Rutgers dan IBM, sistem menunjukkan kemampuan mengoordinasikan ribuan tindakan. Keberhasilan pengendalian itu memberikan dasar bagi pengembangan metode yang lebih kompleks untuk mendukung penelitian koreksi kesalahan masa depan.

Hasil Penelitian Rutgers dan IBM pada Prosesor Kuantum Heron

Untuk membuktikan metode tersebut, eksperimen dilaksanakan melalui prosesor kuantum Heron milik IBM yang menggunakan arsitektur dengan total 156 qubit. Dari keseluruhan prosesor, tim menggunakan rantai berisi maksimal 100 qubit. Sistem kemudian diprogram menjalankan dua proses yang saling bersaing. Jenis operasi yang pertama menghasilkan dinamika yang meningkatkan pencampuran informasi. Sementara itu, komputer melakukan pengukuran dan reset. Operasi yang memiliki efek berlawanan ini memungkinkan peneliti mempelajari cara pengendalian kuantum berlangsung.

Sepanjang eksperimen, tim menjalankan hampir 5.000 operasi dua qubit. Sebagai bagian dari pengendalian, hampir 5.000 pengukuran dan reset juga dilakukan. Jumlah operasi yang dilakukan memberikan kesempatan mengevaluasi perilaku pada banyak qubit. Untuk memahami respons sistem, para ilmuwan mengatur seberapa sering setiap jenis operasi dilakukan. Berkat perubahan keseimbangan operasi, mereka dapat mengamati kapan kekacauan mulai mendominasi. Berdasarkan data eksperimen, muncul batas perubahan yang jelas antara dua kondisi.

Bagaimana Pengukuran Qubit Mengendalikan Perilaku Komputer Kuantum

Pencapaian ilmiah penting dalam penelitian adalah ditemukannya peralihan tajam antara dua kondisi. Apabila frekuensi operasi pencampuran lebih besar, sistem cenderung mempertahankan perilaku kacau. Dalam kondisi berbeda, mekanisme pemeriksaan berulang mampu mengendalikan dinamika sistem. Ketika kedua jenis operasi memiliki frekuensi hampir seimbang, sedikit perbedaan frekuensi menghasilkan perubahan perilaku menyeluruh. Peristiwa fisika ini dikenal sebagai transisi fase. Temuan ini memperkuat penelitian mengenai kontrol perilaku kuantum.

Dalam kajian fisika, transisi fase sering dijelaskan menggunakan contoh pembekuan air. Ketika kondisi tertentu tercapai, karakteristik material berganti secara nyata. Untuk sistem qubit yang diuji, peneliti mengatur perbandingan jenis tindakan. Hasil pengujian mendukung model teoritis yang dikembangkan. Berdasarkan hasil yang dilaporkan, pola transisi menjadi lebih tegas pada jumlah qubit lebih banyak. Hal ini memberikan bukti perilaku kolektif yang melibatkan banyak qubit. Dengan demikian, pengembangan sistem umpan balik mendapatkan dukungan eksperimen.

Metode Stabilisasi Qubit Menjadi Langkah Menuju Komputer Kuantum Toleran Kesalahan

Eksperimen pengendalian kuantum yang dilakukan Rutgers dan IBM menghadirkan hasil yang menjanjikan dalam penelitian menuju komputasi kuantum yang lebih stabil. Berkat pemanfaatan pengukuran dan reset qubit secara berulang, para peneliti mampu mengendalikan perilaku sistem. Pengujian dengan hingga 100 qubit menunjukkan potensi pengoperasian sistem pengendalian dalam skala lebih besar. Walaupun hasil penelitian sangat menarik, sistem yang diuji belum mampu menjamin seluruh perhitungan bebas kesalahan. Melalui penelitian lanjutan, pendekatan pengukuran real-time dapat membantu pengembangan perangkat kuantum generasi berikutnya. Menurut Anda, seberapa besar manfaat komputer kuantum untuk pengembangan obat dan material? Silakan bagikan pendapat Anda agar pembahasan masa depan teknologi kuantum menjadi lebih bermanfaat.