Memecahkan Paradoks, Verifikasi Hasil Komputasi Kuantum yang Mustahil

Komputasi kuantum digadang-gadang memiliki potensi luar biasa untuk memecahkan masalah yang dulunya dianggap mustahil. Bidang-bidang seperti fisika, pengembangan obat-obatan, dan kriptografi bisa mengalami revolusi besar berkat teknologi ini. Namun, seiring dengan makin cepatnya upaya membangun perangkat kuantum komersial skala besar, muncul satu pertanyaan besar terkait verifikasi hasil komputasi kuantum yang dihasilkan.

Namun, seiring dengan makin cepatnya upaya membangun perangkat kuantum komersial skala besar yang bebas kesalahan, muncul satu pertanyaan besar yang menjadi paradoks.

Jika komputasi kuantum memecahkan masalah yang tidak dapat diperiksa oleh metode konvensional, bagaimana kita bisa yakin bahwa verifikasi hasil komputasi kuantum tersebut benar? Sebuah studi baru dari Swinburne University sedang mencoba menjawab tantangan besar ini.

Tantangan Memverifikasi Hal yang Mustahil

Mengapa verifikasi hasil komputasi kuantum begitu sulit?

Alexander Dellios, peneliti utama dari Pusat Teori Sains dan Teknologi Kuantum Swinburne, menjelaskan masalahnya. “Ada berbagai masalah yang bahkan superkomputer tercepat di dunia pun tidak dapat menyelesaikannya, kecuali jika seseorang bersedia menunggu jutaan, atau bahkan miliaran tahun untuk mendapatkan jawabannya,” ujarnya.

Karena itu, untuk memvalidasi apakah komputer kuantum bekerja dengan benar, diperlukan metode baru. Kita butuh cara untuk membandingkan teori dengan hasil nyata tanpa harus menunggu superkomputer melakukan tugas yang sama selama bertahun-tahun.

Mengembangkan Metode Validasi Baru

Para peneliti di Swinburne berhasil menciptakan teknik untuk memeriksa keakuratan output dari jenis komputer kuantum tertentu yang dikenal sebagai Gaussian Boson Sampler (GBS).

Sistem GBS ini menggunakan foton (partikel cahaya) untuk menghasilkan perhitungan probabilitas yang sangat rumit. Perhitungan ini biasanya akan memakan waktu ribuan tahun jika dikerjakan oleh superkomputer klasik tercepat saat ini.

“Hanya dalam beberapa menit menggunakan laptop, metode yang kami kembangkan memungkinkan kami untuk menentukan apakah eksperimen GBS mengeluarkan jawaban yang benar dan apa saja kesalahannya (jika ada),” jelas Dellios.

Baca juga: Neuron Buatan Baru MIT: Meniru Otak, AI Cerdas & Hemat Energi!

Untuk membuktikan pendekatan ini, tim tersebut mengevaluasi eksperimen GBS terbaru yang jika menggunakan superkomputer saat ini, akan membutuhkan waktu setidaknya 9.000 tahun untuk direproduksi.

Analisis mereka menunjukkan hasil yang mengejutkan: distribusi probabilitas GBS ternyata tidak sesuai dengan target yang dituju. Hal ini mengungkapkan adanya “noise” atau gangguan ekstra yang sebelumnya tidak teranalisis.

Tugas mereka selanjutnya adalah mencari tahu apakah mereplikasi distribusi alternatif ini merupakan tugas yang sulit secara komputasi, atau apakah kesalahan-kesalahan ini menyebabkan komputer kuantum kehilangan kemampuan ‘kuantum’-nya.

Menuju Komputasi Kuantum Bebas Kesalahan

Jawaban atas pertanyaan ini akan membuka jalan bagi komputer kuantum komersial yang bebas kesalahan di masa depan. Dellios berharap dapat menjadi yang terdepan dalam upaya ini.

“Mengembangkan komputer kuantum skala besar dan bebas kesalahan adalah tugas yang sangat berat. Jika tercapai, ini akan merevolusi bidang-bidang seperti pengembangan obat, AI, keamanan siber, dan memungkinkan kita untuk memperdalam pemahaman tentang alam semesta fisik,” katanya.

Komponen vital dari tugas ini adalah metode yang dapat disesuaikan skalanya (scalable) untuk melakukan verifikasi hasil komputasi kuantum. Hal ini penting untuk meningkatkan pemahaman kita tentang kesalahan apa yang memengaruhi sistem ini dan bagaimana cara memperbaikinya, memastikan sistem tersebut tetap mempertahankan kemampuan kuantumnya.

Referensi: DOI: 10.1088/2058-9565/adfe16