DARPA memilih empat perusahaan untuk memajukan program industrialisasi komputer kuantum hingga 2033

Badan Penelitian dan Proyek Lanjutan Pertahanan AS (DARPA) telah memasukkan Atom Computing, Diraq, IonQ, dan IBM ke dalam tahap verifikasi C Inisiatif Benchmark Kuantum (Quantum Benchmarking Initiative, disingkat QBI). Masuk ke tahap C berarti perusahaan-perusahaan tersebut akan memulai pengujian fisik atas arsitektur komputasi kuantum toleran kesalahan (FTQC) mereka, dengan inisiatif ini berencana meluncurkan komputer kuantum skala industri pada 2033. Komputasi kuantum dianggap sebagai batas baru di bidang komputasi, yang membantu memecahkan masalah seperti penemuan obat, penelitian material, dan perubahan iklim. Komputer konvensional menggunakan bit biner yang hanya bisa menyimpan nilai 0 dan 1, sedangkan komputer kuantum menggunakan bit kuantum (qubit), yang mampu menyimpan beberapa nilai antara 0 dan 1 sekaligus, bahkan dapat melakukan komputasi paralel. Hal ini memberikan keunggulan tinggi, tetapi juga menimbulkan tantangan komputasi baru: akumulasi kesalahan dalam jumlah besar. Ilmuwan dapat menciptakan bit kuantum dengan berbagai cara, namun tingkat kesalahan tinggi tetap menjadi tantangan utama yang membatasi komputer kuantum skala besar. QBI sedang menguji apakah komputer-komputer tersebut dapat diluncurkan pada 2033.

Tiga Tahap QBI

QBI terdiri dari tiga tahap, di mana setiap tahap merupakan tonggak penting menuju pengembangan komputer kuantum toleran kesalahan. Tahap pertama A mengevaluasi konsep komputasi kuantum skala utilitas, untuk menentukan apakah konsep-konsep tersebut dapat terealisasi dalam waktu dekat. Peserta yang lolos ke tahap B mengajukan rencana penelitian dan pengembangan ke DARPA, yang menguraikan risiko metode yang dipilih serta langkah mitigasi yang direncanakan. Di tahap C, peserta akan memvalidasi dan memverifikasi arsitektur FTQC mereka melalui pengujian fisik, pengukuran sistem, dan verifikasi empiris, serta bekerja sama dengan pemerintah. Ini bukanlah kompetisi untuk menilai teknologi komputasi kuantum terbaik, maupun upaya kolaboratif antar perusahaan. Tujuan utama program ini adalah menentukan metode mana yang mampu mencapai skala utilitas pada 2033, yang berarti nilai output komputasi sistem kuantum melebihi pengeluaran modal dan operasionalnya.

Metode Masing-masing Empat Perusahaan

Saat ini, DARPA telah menambahkan empat perusahaan ke tahap C, di mana Microsoft dan PsiQuantum sebelumnya telah berpartisipasi dalam program pilot dengan tujuan serupa sebagai bagian dari "Sistem Tak Tereksplorasi untuk Komputasi Kuantum Skala Utilitas" (Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing, disingkat US2QC). Setiap perusahaan yang kini berada di tahap C menggunakan metode komputasi kuantum yang berbeda. Atom Computing menggunakan atom netral sebagai bit kuantum, dengan sistem yang diusulkan berisi lebih dari 1.200 atom netral yang ditahan secara optik dalam susunan array. Diraq menggunakan bit kuantum spin silikon, yaitu elektron tunggal yang terperangkap di dalam gerbang elektrostatis mikroskopis. Perusahaan tersebut berupaya memvalidasi wafer 300 milimeter yang diproduksi di fasilitas foundry, dengan target menempatkan lebih dari dua juta bit kuantum fisik pada satu wafer sebelum 2031. IonQ menggunakan ion terperangkap sebagai bit kuantum, dan baru-baru ini meluncurkan Unit Pemrosesan Kuantum (QPU) Superion 256-nya, perangkat yang dirancang untuk muat dalam rak server, dan akan menilai apakah kemudahan manufakturnya sesuai dengan tujuan skala utilitasnya. IBM mengadopsi pendekatan full-stack dalam komputasi kuantum, menggunakan bit kuantum transmon sebagai perangkat keras komputasi kuantumnya, sambil mengembangkan perangkat lunak open source untuk mengoperasikan perangkat keras tersebut dan menyediakannya melalui cloud. Eksekutif Direktur QBI, Micah Stoutimore, menyatakan dalam sebuah siaran pers: "Bidang komputasi kuantum berkembang pesat, dan kami semakin berharap bahwa sebelum 2033 akan ada yang berhasil membangun komputer kuantum skala utilitas. Kami belum mengetahui tim atau pendekatan teknis mana yang akan mencapai tujuan tersebut. Oleh karena itu, QBI menilai setiap jalur berdasarkan keunggulannya masing-masing, dan terus memasukkan metode baru yang menjanjikan."

Masa Depan dan Tantangan Komputasi Kuantum

Komputasi kuantum dipandang sebagai kunci komputasi masa depan, mampu memecahkan berbagai masalah kompleks. Program QBI DARPA tidak hanya menjadi penggerak pengembangan teknologi, melainkan juga tonggak penting dalam komersialisasi komputasi kuantum. Meskipun saat ini menghadapi tantangan tingkat kesalahan tinggi, berbagai perusahaan melakukan pengujian fisik melalui jalur teknis yang berbeda, menunjukkan keberagaman dan daya saing industri. Upaya-upaya ini akan membantu menentukan metode komputasi kuantum paling efektif, dan mendorong pencapaian skala utilitas di masa depan, yang pada gilirannya memajukan kemajuan dan penerapan teknologi.