Google Willow Processor Mencapai Teknologi Pembiakan Status Magis, Mengurangi Tingkat Kesalahan Hingga 40%, Fidelity Logika Mencapai 99.99%

Google baru-baru ini mengumumkan bahwa Willow Processor-nya menunjukkan pengurangan tingkat kesalahan hingga 40 kali saat mempersiapkan status kuantum khusus, sebuah terobosan yang membantu mengatasi kendala utama dalam komputasi kuantum praktis. Teknologi ini dikenal sebagai "pembiakan status magis," dengan fidelity logika mencapai 99.99%, mampu menghasilkan status kuantum presisi tinggi yang diperlukan untuk melakukan perhitungan kompleks. Status-status ini sangat penting untuk membangun komputer kuantum dengan koreksi kesalahan yang kuat. Namun, menghasilkan status-status magis ini telah lama menjadi tantangan utama. Status-status ini esensial untuk melakukan perhitungan kuantum yang kompleks, tetapi menghasilkan mereka dengan tingkat kesalahan yang cukup rendah memerlukan sumber daya komputasi yang besar.

Beberapa perkiraan menunjukkan bahwa hingga 95% kapasitas komputer kuantum mungkin digunakan untuk menghasilkan status-status ini, sementara ruang untuk perhitungan yang sebenarnya relatif terbatas. Masalah lainnya adalah setiap status magis hanya dapat digunakan sekali, yang berarti komputer kuantum harus terus-menerus menghasilkan status baru untuk menjalankan operasi. Eksperimen terbaru Google menunjukkan metode yang dapat mengurangi beban sumber daya ini.

Teknologi Pembiakan Status Magis

Pada tahun 2024, para peneliti kecerdasan buatan kuantum Google, Craig Gidney, Noah Shutty, dan Cody Jones, mengembangkan teknologi pembiakan status magis dan memperbaiki metode teoritis awal. Metode ini mirip dengan sebuah filter, di mana para peneliti memperkenalkan status kuantum yang mengandung kesalahan ke dalam area kecil di dalam prosesor, dan melakukan serangkaian pengukuran yang terkoordinasi dengan cermat untuk mengidentifikasi masalah. Upaya yang gagal dalam pemeriksaan akan dibuang, sementara yang berhasil menghasilkan status kuantum yang lebih murni. Status-status ini kemudian dapat diperluas menjadi bentuk besar yang cocok untuk operasi kuantum yang lebih kompleks.

Meskipun metode ini menunjukkan prospek yang baik secara teoritis, penerapannya pada perangkat keras kuantum yang sebenarnya memerlukan beberapa perbaikan rekayasa. Dalam eksperimen awal, peneliti Google, Emma Rosenfeld, menghadapi hasil pengukuran yang tidak terduga. Setelah beberapa bulan pengujian dan simulasi, tim menemukan bahwa masalah tersebut berasal dari kebisingan yang disebabkan oleh drift peralatan listrik dan perubahan suhu laboratorium, yang mempengaruhi akurasi metode pengukuran yang ada. Para peneliti mengatasi hal ini dengan meningkatkan kontrol prosesor dan mengembangkan teknik pengujian baru yang memanfaatkan proses pembiakan itu sendiri untuk mengevaluasi hasil.

Perubahan ini membantu Willow Processor mencapai pengurangan tingkat kesalahan hingga 40 kali, dan dibandingkan dengan status kuantum yang tidak dibina, eksperimen ini juga menghasilkan status T logika dengan fidelity yang dilaporkan mencapai 99.99%.

Transfer Status Kuantum

Selain mengurangi tingkat kesalahan, para peneliti Google juga menunjukkan bahwa status kuantum yang telah dimurnikan dapat dipindahkan antara dua metode koreksi kesalahan yang berbeda. Tim memindahkan status dari kode warna jarak 3 ke kode permukaan jarak 5. Ini adalah dua metode untuk mengorganisir informasi kuantum guna mendeteksi dan memperbaiki kesalahan, di mana jarak menunjukkan tingkat perlindungan kode terhadap kesalahan tertentu. Proses ini disebut "grafting," menunjukkan bahwa status yang dipersiapkan dengan cermat dapat berhasil bertransisi antara kedua metode ini pada perangkat keras yang sebenarnya. Hasil ini sangat penting, karena komputer kuantum di masa depan mungkin perlu menggabungkan berbagai teknik koreksi kesalahan untuk menjalankan perhitungan secara andal sambil membatasi kebutuhan perangkat keras.

Namun, demonstrasi ini tidak berarti bahwa Google telah menghilangkan kendala status magis atau membangun komputer kuantum toleran kesalahan yang praktis. Perusahaan mengakui bahwa teknologi pembiakan ini masih perlu dibuktikan pada skala yang lebih besar untuk mendukung aplikasi kuantum yang berguna. Penelitian ini dipublikasikan di jurnal Science.

Bagaimana Google Mengatasi Kendala Komputasi Kuantum

Terobosan terbaru Google di bidang komputasi kuantum menunjukkan bahwa teknologi pembiakan status magis dapat secara signifikan mengurangi tingkat kesalahan, yang sangat penting untuk kegunaan komputer kuantum. Salah satu tantangan dalam komputasi kuantum adalah menghasilkan status kuantum presisi tinggi, dan keberhasilan penerapan teknologi ini dapat membuat komputer kuantum lebih efisien dalam menyelesaikan masalah perhitungan yang kompleks. Selain itu, kemampuan untuk mentransfer status kuantum antara berbagai teknik koreksi kesalahan memberikan fleksibilitas dan keandalan yang lebih besar untuk komputer kuantum di masa depan. Meskipun demikian, Google masih perlu melakukan verifikasi lebih lanjut tentang penerapan teknologi ini pada skala yang lebih besar untuk benar-benar mewujudkan komputasi kuantum toleran kesalahan.