Peneliti Cina Menciptakan Super Komputer Kuantum yang Digerakkan oleh Sirkuit Optik

Tim peneliti dari berbagai lembaga penelitian di seluruh Cina baru-baru ini mendemonstrasikan supremasi kuantum berkat komputer kuantum fotonik. Makalah yang baru diterbitkan oleh jurnal Science menjelaskan komputer kuantum tersebut sebagai “Jiuzhang”.

Seperti dilaporkan oleh LiveScience, komputer kuantum, yang dirancang terutama oleh peneliti di Universitas Sains dan Teknologi, dilaporkan jauh lebih kuat daripada komputer kuantum yang dirancang oleh Google pada 2019. Pada 2019, Google mengklaim bahwa mereka telah merancang komputer pertama yang mencapai “supremasi kuantum”, yang merujuk pada penggunaan komputer berbasis kuantum untuk mengungguli superkomputer tradisional saat ini. Dilaporkan, Jiuzhang sekitar 10 miliar kali lebih cepat daripada komputer kuantum yang dirancang oleh Google.

Dalam beberapa tahun terakhir, Cina telah melakukan investasi besar-besaran di bidang komputasi kuantum, mendanai penelitian di Laboratorium Nasional untuk Ilmu Informasi Kuantum nasional sekitar $10 miliar. Selain itu, Cina saat ini merupakan salah satu pemimpin dunia dalam jaringan kuantum. Jaringan kuantum menggunakan mekanika kuantum untuk mengkodekan data saat ditransmisikan over jarak jauh.

Komputer kuantum memanfaatkan sifat unik partikel kuantum untuk mendapatkan kinerja yang lebih baik daripada komputer tradisional. Komputer klasik hanya dapat memproses data yang ada dalam salah satu dari dua keadaan yang berbeda. Bit dalam sistem biner ini menggunakan satu dan nol untuk merepresentasikan data, dan secara inheren terbatas dibandingkan dengan bit kuantum (qubit), yang dapat ada dalam lebih dari dua keadaan pada saat yang sama. Sifat ini memungkinkan komputer kuantum untuk menangani masalah yang lebih kompleks dan memproses tugas jauh lebih cepat daripada superkomputer terbaik saat ini.

Telah lama diteorikan bahwa komputer kuantum dapat mengalahkan komputer modern, tetapi memproduksi komputer kuantum yang dapat diandalkan merupakan tantangan teknik yang masih berlangsung. Komputer kuantum sering perlu ditempatkan di lingkungan yang terkendali yang mencegah fluktuasi suhu atau variabel lingkungan lainnya yang dapat mengganggu perhitungan komputer kuantum. Kelompok penelitian di seluruh dunia telah bereksperimen dengan cara membangun komputer kuantum. Sementara komputer kuantum Google bergantung pada bahan superkonduktor yang terintegrasi dengan chip, Jiuzhang bergantung pada sirkuit optik.

Untuk menguji Jizhang, tim peneliti memiliki komputer untuk menghitung output dari sirkuit yang menggunakan cahaya dan mengembalikan daftar angka. Proses ini dikenal sebagai Gaussian Boson Sampling. Tujuannya adalah untuk mendeteksi sebanyak mungkin foton. Jiuzhang adalah sirkuit optik itu sendiri dan berhasil mendeteksi rata-rata 43 foton, mencapai rekor 76 foton.

Menurut makalah yang diterbitkan di Science, dibutuhkan sekitar 200 detik untuk menghasilkan daftar angka untuk setiap jalur uji komputer kuantum. Superkomputer tradisional akan membutuhkan sekitar 2,5 miliar tahun untuk menghasilkan daftar angka yang sama. Jika tingkat komputasi yang sama berlaku untuk tugas lain, komputer kuantum mungkin dapat melakukan perhitungan sekitar 100 triliun kali lebih cepat daripada superkomputer tradisional.

Penting untuk dicatat bahwa Jiuzhang hanya dapat melakukan tugas yang sempit yang dikembangkan untuk, yaitu tugas yang berpusat pada Gaussian Boson Sampling. Jiuzhang bukanlah komputer kuantum umum. Namun, ini adalah langkah menuju penciptaan komputer kuantum praktis.

Seperti dilaporkan oleh TechXplore, komputer Jiuzhang bukanlah satu-satunya contoh baru dari kemajuan teknologi komputasi berbasis cahaya yang memiliki dampak potensial pada kecerdasan buatan. Tim peneliti baru-baru ini meninjau kemajuan terkini mengenai penerapan komputasi optik pada teknologi visual-komputasi, menemukan bahwa platform komputasi optik dapat berpotensi berintegrasi dengan jaringan saraf dalam.

Tim peneliti mempelajari beberapa contoh komputasi optik bersama dengan kecerdasan buatan untuk menemukan bahwa inferensi kecerdasan buatan berdasarkan cahaya yang bergerak melintasi perangkat optik dapat digunakan untuk menciptakan bentuk baru teknologi visual-komputasi. Ini termasuk jaringan saraf optik yang dapat dengan cepat memproses dan mengklasifikasikan objek tanpa memerlukan sumber daya eksternal, bergantung pada cahaya masuk untuk memasok perhitungan.

Perangkat kecerdasan buatan yang beroperasi dalam sistem seperti rumah pintar, sensor jarak jauh, dan kendaraan otonom dapat meningkatkan kekuatan komputer elektronik biasa dengan menggunakan cahaya untuk menganalisis objek dan lingkungan sekitarnya dengan cepat. Sistem komputer hibrida optik dapat memanfaatkan fleksibilitas komputer tradisional dengan paralelisme dan kecepatan komputer optik.