Qubit Kacau Bisa Simulasikan Sistem Kuantum Besar



TL;DR
  • Ilmuwan temukan cara simulasi kuantum dengan qubit kacau.
  • Qubit kacau bisa dikarakterisasi dengan parameter terbatas.
  • Parameter terbatas bantu desain dan uji komputer kuantum.
Qubit Kacau Bisa Simulasikan Sistem Kuantum Besar - photo origin: techexplorist - pibitek.biz - Teknologi

photo origin: techexplorist


336-280

pibitek.biz - Ilmuwan berhasil menemukan cara baru untuk mensimulasikan sistem kuantum besar tanpa perlu komputer super canggih. Caranya adalah dengan memanfaatkan perilaku kacau dari qubit, yaitu satuan informasi kuantum. Dalam sebuah penelitian yang dilakukan oleh universitas Loughborough, Nottingham, dan Innopolis, ilmuwan menemukan bahwa qubit menjadi lebih kacau jika diberi sumber energi eksternal, seperti laser atau sinyal mikro.

Fenomena ini disebut sebagai hiperkacau. Qubit yang terkena sumber energi akan berubah-ubah keadaannya secara acak dan tak terduga. Namun, yang menarik adalah bahwa tingkat kerumitan (hiperkacau) tidak meningkat pesat seiring dengan bertambahnya ukuran sistem.

Kerumitan hanya sebanding dengan jumlah qubit. Dengan demikian, ilmuwan bisa mengkarakterisasi sistem kuantum besar dengan menggunakan parameter yang terbatas, bukan dengan menghitung semua kemungkinan keadaan qubit. Hal ini bisa mempermudah proses desain dan pengujian komputer kuantum.

Salah satu penulis penelitian, Dr. Alexandre Zagoskin, dari Sekolah Sains Loughborough, mengibaratkan hal ini seperti desain pesawat. Untuk mendesain pesawat, perlu menyelesaikan persamaan hidro(aero)dinamika yang sangat sulit.

Namun, orang bisa mendesain dan terbang dengan pesawat sebelum komputer kuat muncul. Caranya adalah dengan menggunakan parameter terbatas, seperti bilangan Reynolds dan Mach, yang bisa ditentukan dari percobaan model skala kecil. Tanpa cara ini, simulasi sistem kuantum secara detail dengan komputer klasik akan mustahil jika sistemnya memiliki lebih dari beberapa ribu qubit.

Tidak ada cukup materi di alam semesta untuk membuat komputer klasik yang mampu menangani masalah ini. Jika ilmuwan bisa mengkarakterisasi berbagai kondisi dari komputer kuantum 10.000 qubit dengan hanya 10.000 parameter, bukan dengan 2^(10000) – yang kira-kira sama dengan dua kali satu dengan tiga ribu nol – itu akan menjadi terobosan besar. Saat pengujian, sistem menunjukkan pola-pola perilaku yang berbeda secara kualitatif dan sejumlah kecil parameter yang mengatur peralihan antara pola-pola tersebut.

Jika hal ini berlaku secara umum, ilmuwan bisa menentukan nilai-nilai kritis dari parameter tersebut dengan, misalnya, membuat dan menguji model skala kecil atau mengambil beberapa pengukuran dari sistem yang ada untuk mengetahui apakah parameter komputer kuantum kita memungkinkan sistemnya bekerja dengan baik atau tidak. Weibin Li, dari Sekolah Fisika dan Astronomi, Universitas Nottingham, mengatakan bahwa hasil penelitian ini memberikan wawasan untuk memahami dinamika kuantum yang kompleks. Komputer kuantum masa depan terdiri dari ribuan qubit, yang akan jauh lebih kuat daripada komputer klasik tercepat di pasaran.

Di sini, kontrol dan karakterisasi penuh komputer kuantum adalah kunci untuk melakukan komputasi yang benar dan masif. Di ranah kuantum, jumlah derajat kebebasan dari sebuah sistem meningkat secara eksponensial dengan ukurannya. Karena komputasi kuantum skala penuh pada komputer kuantum sejati belum tersedia, hambatannya adalah bahwa hanya komputer kuantum skala kecil, hingga puluhan qubit, yang bisa disimulasikan dengan menggunakan komputer klasik super.