Rekor Dunia, Simulasi Komputer Kuantum 50-Qubit Berhasil!
Sebuah tim dari Jülich Supercomputing Centre di Jerman, bekerja sama dengan spesialis dari NVIDIA, telah mencapai tonggak sejarah besar dalam riset kuantum. Untuk pertama kalinya, mereka berhasil melakukan Simulasi Komputer Kuantum 50-Qubit universal secara penuh. Prestasi ini diraih menggunakan JUPITER, superkomputer exascale pertama di Eropa yang mulai beroperasi pada bulan September lalu.
Pencapaian ini memecahkan rekor sebelumnya yaitu simulasi 48 qubit yang dibuat oleh ilmuwan Jülich pada tahun 2019 menggunakan superkomputer K di Jepang. Hasil baru ini menyoroti kemampuan luar biasa JUPITER dan menyediakan wadah uji coba yang kuat untuk mengeksplorasi serta memvalidasi algoritma kuantum di masa depan.
Mengapa Simulasi Kuantum Itu Penting?
Melakukan simulasi komputer kuantum sangat penting untuk memajukan teknologi kuantum di masa depan. Simulasi ini memungkinkan peneliti untuk memeriksa temuan eksperimental dan mencoba pendekatan algoritma baru jauh sebelum perangkat keras (hardware) kuantum yang sebenarnya cukup canggih untuk menjalankannya secara langsung.
Contoh utamanya termasuk Variational Quantum Eigensolver (VQE), yang dapat menganalisis molekul dan material baru, serta Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA), yang digunakan untuk meningkatkan pengambilan keputusan di bidang logistik, keuangan, dan kecerdasan buatan (AI).
Tantangan Mendorong Batas Komputasi Klasik
Menciptakan kembali (mensimulasikan) komputer kuantum pada sistem komputer konvensional sangatlah sulit. Seiring bertambahnya jumlah qubit, jumlah kemungkinan keadaan kuantum meningkat secara eksponensial. Setiap penambahan satu qubit akan melipatgandakan jumlah daya komputasi dan memori yang diperlukan.
Meskipun laptop biasa masih bisa mensimulasikan sekitar 30 qubit, mencapai Simulasi Komputer Kuantum 50-Qubit membutuhkan sekitar 2 petabyte memori. Itu setara dengan sekitar dua juta gigabyte!
Baca juga: LED Nanopartikel Isolator, Terobosan Baru Lampu LED Masa Depan
“Hanya superkomputer terbesar di dunia yang saat ini menawarkan memori sebanyak itu,” kata Prof. Kristel Michielsen, Direktur di Jülich Supercomputing Centre. “Kasus penggunaan ini menggambarkan betapa eratnya kemajuan dalam komputasi kinerja tinggi dan penelitian kuantum saling terkait saat ini.”
Simulasi ini mereplikasi fisika kuantum yang rumit dari prosesor nyata secara detail penuh. Setiap operasi mempengaruhi lebih dari 2 kuadriliun nilai numerik kompleks yang harus disinkronkan di ribuan node komputasi.
Terobosan Berkat Teknologi Memori Baru
Rekor ini dimungkinkan oleh penggabungan erat antara unit pemrosesan pusat (CPU) dan unit pemrosesan grafis (GPU) di NVIDIA GH200 Superchips yang digunakan dalam superkomputer JUPITER. Desain ini memungkinkan data yang melebihi batas memori GPU untuk disimpan sementara di memori CPU dengan penurunan kinerja yang minimal.
Untuk memanfaatkan sistem memori hibrida ini, spesialis di NVIDIA Application Lab meningkatkan perangkat lunak simulasi Jülich, JUQCS. Versi baru, JUQCS-50, kini melakukan operasi kuantum secara efisien bahkan ketika sebagian data dipindahkan ke CPU. Inovasi lainnya termasuk metode kompresi yang mengurangi kebutuhan memori hingga delapan kali lipat.
“Dengan JUQCS-50, kami dapat meniru komputer kuantum universal dengan ketelitian tinggi dan mengatasi pertanyaan yang belum dapat dipecahkan oleh prosesor kuantum yang ada,” kata Prof. Hans De Raedt, penulis utama studi tersebut.
Pengembangan ini merupakan langkah penting untuk mewujudkan potensi penuh dari sistem exascale JUPITER dan akan dapat diakses oleh lembaga penelitian eksternal serta perusahaan di masa depan.
Referensi: DOI:10.48550/arXiv.2511.03
