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

Kolaborasi ilmuwan Rutgers bersama IBM memberikan kontribusi berarti dalam upaya meningkatkan keandalan komputer kuantum. Para peneliti berhasil mendemonstrasikan pengendalian umpan balik secara langsung. Melalui metode tersebut, komponen informasi kuantum dapat dipantau serta direset ketika bagian lain masih menjalankan operasi. Kemampuan tersebut menunjukkan bahwa pengendalian tidak harus menunggu seluruh proses selesai. Bagi perkembangan teknologi, pendekatan semacam ini sangat penting karena gangguan kecil dapat memengaruhi hasil perhitungan.

Pencapaian para peneliti diterbitkan melalui jurnal ilmiah Nature Physics dengan fokus pada perubahan perilaku sistem kuantum. Penelitian ini dilaksanakan melalui kolaborasi beberapa lembaga penelitian. Di antara peneliti yang berperan penting adalah Jedediah Pixley dari Rutgers University dan Maika Takita dari IBM. Keduanya bersama tim penelitian berupaya memahami cara mempertahankan kontrol atas sistem kuantum. Berdasarkan pengujian yang dilakukan, sistem memperlihatkan transisi menuju keadaan yang lebih teratur. Meski demikian, penelitian ini belum menghasilkan komputer kuantum yang sepenuhnya bebas kesalahan.

Tantangan Qubit dan Gangguan Lingkungan pada Komputasi Kuantum

Perangkat kuantum menjalankan pemrosesan menggunakan aturan mekanika kuantum pada partikel sangat kecil. Apabila perangkat komputasi biasa merepresentasikan data melalui nilai 0 dan 1, komputer kuantum mengandalkan satuan informasi kuantum yang disebut qubit. Qubit memiliki kemampuan memiliki kombinasi amplitudo dari keadaan dasar. Kemampuan superposisi tersebut mendukung cara pemrosesan informasi yang berbeda. Di sisi lain, informasi pada qubit mudah dipengaruhi lingkungan. Karena karakteristik tersebut, pengendalian qubit membutuhkan perangkat keras dan teknik yang sangat presisi.

Gangguan terhadap qubit dipicu oleh sejumlah faktor lingkungan dan perangkat. Gangguan termal, sinyal elektromagnetik yang tidak diinginkan, serta kesalahan dalam sinyal pengendali dapat memengaruhi keadaan informasi. Selain itu, ketidaksempurnaan material dapat mengurangi kualitas operasi. Apabila rangkaian perhitungan memiliki banyak tahapan, kesalahan kecil dapat terakumulasi. Masalah tersebut membuat ketepatan keluaran komputasi semakin menantang. Dengan mempertimbangkan tantangan tersebut, penelitian stabilisasi sistem kuantum terus dikembangkan dalam membangun perangkat kuantum berskala besar.

Mekanisme Real-Time Quantum Feedback Control pada Prosesor IBM

Sistem pengendalian dalam penelitian ini menggabungkan pengukuran qubit dengan operasi reset. Melalui eksperimen tersebut, komputer melakukan pengukuran ketika operasi lainnya berlangsung. Saat rangkaian melakukan reset pada qubit tertentu, keadaannya diarahkan kembali ke kondisi yang telah ditetapkan. Operasi pengaturan ulang itu berfungsi membatasi dinamika yang tidak diinginkan. Perlu dipahami bahwa, pengaturan ulang qubit tidak sama dengan koreksi kesalahan kuantum lengkap. Batasan kemampuan ini menunjukkan tahap perkembangan teknologi yang sebenarnya.

Salah satu tantangan terbesar adalah menjalankan reset ketika bagian sistem lainnya tetap aktif. Data dalam sistem kuantum tidak memungkinkan penggandaan keadaan kuantum tak dikenal secara sempurna. Di samping keterbatasan penyalinan, pemeriksaan langsung berpotensi memengaruhi informasi. Dengan mempertimbangkan sifat tersebut, sistem harus mengatur waktu operasi secara cermat. Pada eksperimen yang dilaksanakan, sistem menunjukkan kemampuan mengoordinasikan ribuan tindakan. Keberhasilan pengendalian itu menunjukkan kemampuan perangkat keras kuantum modern untuk menangani kebutuhan pemantauan selama operasi.

Pengujian Ribuan Operasi untuk Mengendalikan Kekacauan Kuantum

Untuk membuktikan metode tersebut, tim menggunakan prosesor IBM Quantum Heron yang dilengkapi 156 unit qubit. Dalam rangkaian percobaan, tim menggunakan rantai berisi maksimal 100 qubit. Sistem kemudian diprogram menjalankan dua proses yang saling bersaing. Jenis operasi yang pertama menyebarkan informasi melalui interaksi qubit tetangga. Sebaliknya, komputer melakukan pengukuran dan reset. Dua mekanisme yang diuji digunakan untuk mengamati perubahan perilaku sistem.

Selama rangkaian pengujian, sistem melakukan hampir lima ribu operasi antar pasangan qubit. Sebagai bagian dari pengendalian, jumlah pemeriksaan serta pengaturan ulang mendekati lima ribu. Skala eksperimen tersebut menjadi salah satu demonstrasi terbesar untuk pendekatan ini. Untuk memahami respons sistem, para ilmuwan mengatur seberapa sering setiap jenis operasi dilakukan. Berkat perubahan keseimbangan operasi, peneliti memperoleh gambaran mengenai perubahan perilaku kolektif qubit. Dari pengamatan tersebut, sistem menunjukkan peralihan dari kekacauan menuju keteraturan.

Transisi Fase Menunjukkan Perubahan dari Kekacauan Menuju Keteraturan

Hasil paling menarik dari eksperimen adalah teramatinya transisi fase pada sistem kuantum. Apabila frekuensi operasi pencampuran lebih besar, kondisi kuantum sulit diarahkan menuju keadaan sederhana. Dalam kondisi berbeda, 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. Keberhasilan menemukan transisi tersebut mendukung pemahaman tentang hubungan pengukuran dan dinamika kuantum.

Dalam kajian fisika, transisi fase sering dijelaskan menggunakan contoh pembekuan air. Saat parameter sistem melewati batas, sifat keseluruhan sistem dapat berubah. Dalam eksperimen kuantum ini, peneliti mengatur perbandingan jenis tindakan. Data dari percobaan mendukung model teoritis yang dikembangkan. Menurut penelitian tersebut, perubahan fase terlihat semakin jelas ketika sistem diperbesar. Hasil tersebut menguatkan bahwa perubahan bukan sekadar kebetulan pada sistem sederhana. Melalui pencapaian ini, peneliti memperoleh dasar untuk memahami kontrol kuantum skala besar.

Masa Depan Teknologi Komputasi Kuantum dengan Pengendalian Real-Time

Penelitian Rutgers University dan IBM menghadirkan hasil yang menjanjikan dalam upaya meningkatkan keandalan sistem kuantum. Melalui penggunaan sistem umpan balik yang bekerja selama operasi, kondisi kuantum dapat diarahkan menuju keteraturan. Demonstrasi yang melibatkan maksimal 100 qubit memberikan bukti mengenai kemampuan kontrol pada perangkat keras modern. Kendati menjadi langkah penting, metode tersebut belum menghasilkan komputer kuantum yang sepenuhnya toleran kesalahan. Dengan penyempurnaan teknologi, pendekatan pengukuran real-time dapat membantu pengembangan perangkat kuantum generasi berikutnya. Dari sudut pandang 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.