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

Pengembangan teknologi komputasi kuantum oleh Rutgers dan IBM menjadi salah satu kemajuan penting dalam pengembangan sistem komputasi kuantum yang lebih stabil. Tim ilmuwan yang terlibat menguji mekanisme kontrol kuantum selama perangkat beroperasi. Melalui metode tersebut, komponen informasi kuantum dapat dipantau serta direset ketika rangkaian komputasi tetap berlangsung. Pencapaian eksperimental tersebut membuktikan kemungkinan melakukan intervensi selama operasi kuantum. Untuk penelitian komputer kuantum, kemampuan tersebut menjadi fondasi menarik karena kesalahan pada qubit berpotensi berkembang selama pemrosesan.

Temuan ilmiah yang dihasilkan dipublikasikan dalam jurnal Nature Physics dengan fokus pada perubahan perilaku sistem kuantum. Kajian yang dilakukan melibatkan ilmuwan dari sejumlah institusi. Peneliti yang terlibat dalam pengembangan tersebut adalah Jedediah Pixley dari Rutgers University dan Maika Takita dari IBM. Keduanya bersama tim penelitian berupaya memahami cara mempertahankan kontrol atas sistem kuantum. Melalui rangkaian eksperimen tersebut, perangkat menunjukkan bahwa pengukuran dan reset dapat mengendalikan dinamika kuantum. Meski demikian, penelitian ini belum menghasilkan komputer kuantum yang sepenuhnya bebas kesalahan.

Mengapa Komputer Kuantum Sulit Dipertahankan dalam Kondisi Stabil

Komputer kuantum bekerja menggunakan prinsip fisika yang berbeda dari komputer biasa. Apabila perangkat komputasi biasa merepresentasikan data melalui nilai 0 dan 1, komputer kuantum memanfaatkan unit informasi bernama qubit. Qubit memiliki kemampuan berada dalam superposisi keadaan. Sifat tersebut mendukung cara pemrosesan informasi yang berbeda. Namun, keadaan kuantum sangat sensitif terhadap gangguan. Sebagai konsekuensinya, pengendalian qubit membutuhkan perangkat keras dan teknik yang sangat presisi.

Gangguan terhadap qubit dapat berasal dari berbagai kondisi. Gangguan termal, interferensi elektromagnetik dari lingkungan, serta ketidakakuratan operasi gerbang kuantum berpotensi mengganggu operasi qubit. Di samping gangguan lingkungan, variasi karakteristik fisik perangkat dapat mengurangi kualitas operasi. Saat jumlah operasi kuantum terus meningkat, ketidakakuratan dapat berkembang sepanjang perhitungan. Kondisi tersebut menyulitkan komputer menghasilkan jawaban yang dapat dipercaya. Karena alasan inilah, metode pemantauan qubit memiliki peran penting dalam membangun perangkat kuantum berskala besar.

Mekanisme Real-Time Quantum Feedback Control pada Prosesor IBM

Pendekatan yang digunakan tim Rutgers dan IBM menggabungkan pengukuran qubit dengan operasi reset. Dalam penerapannya, perangkat keras mengatur proses komputasi dan pengukuran secara bergantian. Ketika suatu qubit dipilih untuk direset, keadaannya diarahkan kembali ke kondisi yang telah ditetapkan. Mekanisme pengendalian tersebut membantu menekan penyebaran perilaku kuantum yang kacau. Namun, reset bukan berarti seluruh kesalahan komputasi langsung diperbaiki. Batasan kemampuan ini membantu menempatkan penelitian sesuai pencapaiannya.

Kesulitan teknis yang harus diatasi adalah menjalankan reset ketika bagian sistem lainnya tetap aktif. Keadaan yang tersimpan pada qubit tidak memungkinkan penggandaan keadaan kuantum tak dikenal secara sempurna. Dalam proses pengamatan, aktivitas pengukuran dapat mengganggu kondisi kuantum. Oleh sebab itu, pengendalian membutuhkan koordinasi yang tepat. Pada eksperimen yang dilaksanakan, operasi kuantum, pengukuran, dan reset berhasil dijalankan ribuan kali. Hasil tersebut memberikan dasar bagi pengembangan metode yang lebih kompleks untuk mendukung penelitian koreksi kesalahan masa depan.

Hasil Penelitian Rutgers dan IBM pada Prosesor Kuantum Heron

Dalam menguji kemampuan sistem pengendalian, 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. Setelah konfigurasi ditentukan, komputer diatur untuk melakukan dua mekanisme yang memengaruhi keteraturan. Jenis operasi yang pertama mencampurkan informasi antarqubit yang berdekatan. Pada proses kedua, sistem memeriksa qubit lalu mengatur ulang kondisinya. Dua mekanisme yang diuji memungkinkan peneliti mempelajari cara pengendalian kuantum berlangsung.

Dalam demonstrasi yang dilakukan, para peneliti melaksanakan sekitar 5.000 operasi yang menghubungkan pasangan qubit. Pada saat yang sama dalam rangkaian, jumlah pemeriksaan serta pengaturan ulang mendekati lima ribu. Skala eksperimen tersebut memberikan kesempatan mengevaluasi perilaku pada banyak qubit. Para peneliti kemudian mengubah perbandingan antara operasi pencampuran dan reset. Melalui variasi pengaturan ini, peneliti memperoleh gambaran mengenai perubahan perilaku kolektif qubit. Berdasarkan data eksperimen, muncul batas perubahan yang jelas antara dua kondisi.

Transisi Fase Menunjukkan Perubahan dari Kekacauan Menuju Keteraturan

Pencapaian ilmiah penting dalam penelitian adalah ditemukannya peralihan tajam antara dua kondisi. Saat proses yang menyebarkan kekacauan mendominasi, dinamika qubit tetap menunjukkan karakteristik tidak teratur. 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. Perubahan kolektif tersebut merupakan contoh phase transition. Keberhasilan menemukan transisi tersebut mendukung pemahaman tentang hubungan pengukuran dan dinamika kuantum.

Fenomena peralihan fase sering dijelaskan menggunakan contoh pembekuan air. Apabila lingkungan mengalami perubahan yang cukup, sifat keseluruhan sistem dapat berubah. Dalam eksperimen kuantum ini, peneliti mengatur perbandingan jenis tindakan. Hasil pengujian menunjukkan kesesuaian dengan prediksi teori. Berdasarkan hasil yang dilaporkan, pola transisi menjadi lebih tegas pada jumlah qubit lebih banyak. Hal ini memberikan bukti perilaku kolektif yang melibatkan banyak qubit. Berkat hasil tersebut, pengembangan sistem umpan balik mendapatkan dukungan eksperimen.

Masa Depan Teknologi Komputasi Kuantum dengan Pengendalian Real-Time

Penelitian Rutgers University dan IBM menunjukkan kemajuan penting dalam penelitian menuju komputasi kuantum yang lebih stabil. Dengan menerapkan sistem umpan balik yang bekerja selama operasi, kondisi kuantum dapat diarahkan menuju keteraturan. Pengujian dengan hingga 100 qubit memberikan bukti mengenai kemampuan kontrol pada perangkat keras modern. Meski demikian, metode tersebut belum menghasilkan komputer kuantum yang sepenuhnya toleran kesalahan. Dengan penyempurnaan teknologi, kemampuan kontrol seperti ini berpotensi mendukung komputer kuantum yang lebih andal. Bagaimana pandangan Anda, seberapa besar manfaat komputer kuantum untuk pengembangan obat dan material? Ceritakan harapan Anda terhadap perkembangan teknologi kuantum agar diskusi mengenai inovasi komputasi semakin menarik.