Fisikawan Mengembangkan Algoritma untuk Meningkatkan Efisiensi Perhitungan Kuantum

Komputasi kuantum adalah salah satu alat paling kuat yang tersedia bagi masyarakat, dengan potensi untuk memecahkan banyak masalah yang sangat kompleks yang tidak dapat ditangani oleh komputer klasik. Namun, untuk mencapai komputer kuantum yang paling kuat, perlu ada peningkatan efisiensi.

Fisikawan kuantum di Universitas Sussex sedang menangani masalah efisiensi ini. Mereka telah menciptakan algoritma baru yang dapat meningkatkan kecepatan laju perhitungan pada komputer kuantum yang saat ini sedang dikembangkan. Algoritma ini menyediakan cara baru untuk mengarahkan ion di sekitar komputer kuantum, yang meningkatkan efisiensi perhitungan.

Algoritma ‘pengaturan rute’ ini dijelaskan dalam makalah penelitian yang berjudul “Efficient Qubit Routing for a Globally Connected Trapped Ion Quantum Computer“, yang diterbitkan dalam jurnal Advanced Quantum Technologies.

Tim ini dipimpin oleh Profesor Winfried Hensinger dan termasuk Mark Webber, Dr. Steven Haerbert, dan Dr. Sebastian Weidt.

Hensinger dan Webber baru-baru ini meluncurkan perusahaan mereka sendiri, Universal Quantum. Perusahaan ini bertujuan untuk membangun komputer kuantum skala besar pertama, dan berbagai investor teknologi tingkat tinggi telah menunjukkan minat.

Algoritma Pengaturan Rute

Algoritma pengaturan rute ini bekerja dengan mengatur lalu lintas di komputer kuantum, membuatnya mungkin untuk qubit diangkut secara fisik over jarak yang panjang. Ini memungkinkan qubit untuk berinteraksi dengan qubit lain, dan data dapat bergerak secara efisien di dalam komputer kuantum tanpa ada kemacetan.

Salah satu aspek dasar komputer kuantum adalah qubit, atau qubit, yang digunakan untuk memproses informasi. Tim ini pertama kali menganalisis komputer kuantum ‘trapped ion’, yang terdiri dari mikrochip silikon dengan atom bermuatan. Atom bermuatan ini, atau ion, mengapung di atas permukaan mikrochip, dan mereka digunakan untuk menyimpan data. Setiap ion dapat menyimpan satu qubit informasi.

Untuk melakukan perhitungan pada jenis komputer kuantum ini, ion perlu dipindahkan. Kekuatan komputer kuantum bergantung pada seberapa cepat dan efisien ini dapat terjadi.

Superkonduktif vs Trapped Ion

Ada dua perangkat utama yang digunakan dalam bidang komputasi kuantum: perangkat superkonduktif dan perangkat trapped ion.

Perangkat superkonduktif digunakan oleh beberapa perusahaan besar seperti IBM dan Google (GOOGL ), sedangkan perangkat trapped ion digunakan oleh tim di Universitas Sussex dan perusahaan lain.

Komputer kuantum superkonduktif bergantung pada qubit yang diam, dan sebagian besar waktu mereka hanya dapat berinteraksi dengan qubit yang berdekatan. Untuk melakukan perhitungan antara qubit yang tidak berdekatan, perlu ada komunikasi melalui rantai qubit yang berdekatan.

Ketika informasi bergerak dari satu qubit ke qubit lain dan seterusnya, informasi tersebut menjadi lebih korup semakin panjang rantai. Karena itu, komputer kuantum superkonduktif dianggap oleh tim sebagai memiliki daya komputasi yang terbatas.

Karena keterbatasan ini, tim memilih untuk mengembangkan algoritma pengaturan rute baru untuk arsitektur trapped ion. Metode saat ini untuk mengukur daya komputasi komputer kuantum jangka pendek adalah ‘Volume Kuantum’, yang tim dapat gunakan untuk membandingkan model mereka dengan model superkonduktif.

Tim menemukan bahwa model trapped-ion mereka lebih konsisten dan berperforma lebih baik daripada model superkonduktif, dan ini karena algoritma mereka memungkinkan qubit untuk berinteraksi langsung dengan lebih banyak qubit. Metode ini menghasilkan daya komputasi yang lebih tinggi.

“Kami sekarang dapat memprediksi daya komputasi komputer kuantum yang kami bangun. Studi kami menunjukkan keunggulan dasar untuk perangkat trapped ion, dan algoritma pengaturan rute baru ini akan memungkinkan kami untuk memaksimalkan kinerja komputer kuantum awal,” kata Webber.

Menurut Hensinger, “Memang, pekerjaan ini adalah langkah lain menuju pembangunan komputer kuantum praktis yang dapat memecahkan masalah dunia nyata.”