Kemajuan Terkini dalam Komputasi Kuantum: Pencapaian Google dan Dampaknya pada Industri

Para ilmuwan di MIT telah menciptakan metode baru untuk meneliti bagian dalam inti atom dengan menggunakan elektron dari atom itu sendiri sebagai 'pesan' yang membawa informasi tentang struktur inti. Metode ini menggunakan molekul radium monofluoride untuk mengamati bagaimana elektron berinteraksi dengan inti radium secara rinci. Biasanya, penelitian inti atom membutuhkan fasilitas besar seperti akselerator partikel yang panjangnya bisa mencapai kilometer. Namun, dengan metode molekuler baru ini, bisa dilakukan eksperimen di meja laboratorium dengan tingkat presisi tinggi tanpa perlu alat besar tersebut. Dengan memanfaatkan energi yang dipancarkan elektron saat menembus dan berinteraksi singkat dengan inti atom, para peneliti dapat menerima sinyal kecil berupa perubahan energi yang mengirim pesan tentang distribusi magnetik proton dan neutron di inti radium. Inti radium dikenal unik karena bentuknya yang asimetris dan kemampuannya memperkuat efek pelanggaran simetri fundamental. Hal ini sangat penting untuk mempelajari alasan mengapa di alam semesta kita melihat lebih banyak materi daripada antimateri. Meskipun radium bersifat radioaktif dan jumlah molekul radium monofluoride yang tersedia sangat sedikit, metode baru ini sangat sensitif dan menjanjikan pemetaan lebih rinci tentang struktur nuklir. Ini dapat membuka jalan baru dalam fisika nuklir dan kosmologi modern.

IonQ baru-baru ini mengumumkan pencapaian teknologi yang mengesankan di bidang komputasi kuantum dengan mencapai fidelitas gerbang dua-qubit sebesar 99,99%. Ini adalah tingkat fidelitas tertinggi yang pernah dicapai oleh perusahaan manapun di dunia dan divalidasi melalui publikasi peer-review. Terobosan ini menunjukkan kemampuan teknis IonQ dalam menghasilkan chip kuantum yang dapat diproduksi massal dengan kualitas unggul. Perusahaan juga memperluas kehadirannya secara global dengan bergabung dalam Q-Alliance di Italia. Ini memperlihatkan strategi jangka panjang IonQ untuk membangun ekosistem komputasi kuantum, membuka peluang kerja sama dengan pemerintah dan industri di seluruh Eropa, meskipun saat ini belum memberikan pendapatan langsung yang besar. Meskipun membawa kemajuan signifikan dalam aspek teknis, IonQ masih menghadapi beberapa tantangan berat. Perusahaan belum menguntungkan dan sangat bergantung pada penggalangan modal berkelanjutan, termasuk penawaran ekuitas senilai 2 miliar dolar AS yang baru-baru ini dilakukan, yang menyebabkan risiko dilusi saham bagi para investor. Dari sisi pasar saham, meskipun ada antusiasme atas kemajuan teknis ini, terdapat fluktuasi harga saham yang menunjukkan ketidakpastian investor dan adanya aksi ambil untung dalam sektor ini. Pendapat komunitas analis sangat beragam, dengan perkiraan nilai wajar saham IonQ berkisar sangat luas, mulai dari USRp 822.25 ribu ($0,50) hingga USRp 1.27 juta ($77) per saham. Secara keseluruhan, pencapaian IonQ ini merupakan katalis penting bagi pengembangan aplikasi nyata teknologi kuantum seperti kimia kuantum dan solusi komputasi lainnya, namun para investor harus tetap waspada terhadap risiko keuangan dan persaingan industri yang terus meningkat.

Komputer kuantum adalah teknologi komputasi terbaru yang menggunakan qubit, bukan bit klasik seperti komputer yang biasa kita pakai. Qubit unik karena bisa berada di posisi 0 dan 1 sekaligus berkat fenomena yang disebut superposisi. Ini memungkinkan komputer kuantum memproses data dalam jumlah besar secara bersamaan dan jauh lebih cepat. Beberapa perusahaan teknologi besar seperti Amazon, Google, Microsoft, dan Nvidia tengah berlomba mengembangkan chip khusus untuk komputer kuantum. Bahkan pemerintah Amerika Serikat berencana memberikan investasi kepada perusahaan kuantum untuk mendorong pengembangan teknologi ini. Ini menunjukkan pentingnya teknologi ini di masa depan. Meskipun potensinya besar, komputer kuantum menghadapi tantangan serius seperti kesalahan kuantum. Qubit sangat rentan terhadap gangguan dari lingkungan sekitar, seperti atom yang dapat merusak keadaan qubit. Oleh karena itu, komputer ini memerlukan sistem koreksi kesalahan yang rumit dan mahal. Komputer kuantum tidak dirancang untuk menggantikan komputer biasa dalam hal penggunaan sehari-hari seperti streaming atau bermain game. Sebaliknya, teknologi ini cocok untuk menyelesaikan masalah kompleks di bidang kimia, material, dan pengembangan obat-obatan yang membutuhkan perhitungan rumit dan besar. Para ahli masih terus mencari cara untuk meningkatkan stabilitas dan akurasi qubit. Jika tantangan teknis ini dapat diatasi, komputer kuantum bisa merevolusi berbagai bidang ilmu dan industri dengan mempercepat penemuan dan inovasi yang sebelumnya mustahil dilakukan dengan komputer klasik.

Google mengumumkan perkembangan besar dalam komputasi kuantum dengan chip Willow yang sanggup menjalankan algoritma Quantum Echoes 13.000 kali lebih cepat daripada superkomputer konvensional. Ini menjadi bukti nyata pertama dari keunggulan kuantum yang dapat diverifikasi pada perangkat keras nyata. Quantum Echoes adalah algoritma yang melibatkan pengiriman sinyal ke qubit, melakukan operasi mundur, dan pengukuran hasilnya. Algoritma ini membuka peluang bagi penelitian mendalam tentang sistem kuantum dan menunjukkan aplikasinya dalam mempelajari molekul secara presisi. Meskipun merupakan kemajuan besar, aplikasi nyata dari teknologi ini masih jauh dan memerlukan waktu bertahun-tahun untuk dapat diimplementasikan secara komersial. Google dan perusahaan lain seperti IBM dan Microsoft terus berlomba menemukan teknologi dan metode yang lebih efisien. Alphabet sebagai induk Google memiliki keunggulan finansial yang besar berkat bisnis iklan dan layanan cloud yang kuat, memungkinkan mereka untuk berinvestasi besar-besaran dalam riset kuantum tanpa harus bergantung pada pendanaan eksternal seperti perusahaan kuantum kecil lainnya. Perlombaan kuantum antara raksasa teknologi dunia ini memicu harapan besar bahwa suatu hari nanti komputasi kuantum dapat merevolusi berbagai sektor mulai dari kedokteran hingga keuangan, dan menjadikan Alphabet salah satu pemain kunci dalam ekosistem teknologi masa depan.

Google Quantum AI telah mengembangkan algoritma baru bernama Quantum Echoes yang memungkinkan komputer kuantum menunjukkan keunggulan yang bisa diverifikasi dibandingkan komputer klasik. Ini merupakan prestasi penting setelah klaim keunggulan kuantum sebelumnya yang sulit dipastikan keakuratannya. Algoritma ini dijalankan pada chip Willow yang memiliki 105 qubit, dan melakukan tugas-tugas matematis jauh lebih cepat daripada superkomputer tercepat di dunia. Dengan 65 qubit, algoritma ini menyelesaikan tugas 13.000 kali lebih cepat dari versi klasik. Quantum Echoes bekerja dengan cara melakukan operasi kuantum, mengganggu satu qubit sedikit saja, lalu membalik operasi tersebut untuk melihat efek gangguan yang terjadi. Pendekatan ini menyerupai efek kupu-kupu, di mana gangguan kecil bisa mempengaruhi sistem secara luas. Salah satu keunikan algoritma ini adalah hasilnya dapat diverifikasi dan direproduksi pada banyak sistem kuantum berbeda, sebuah fitur yang penting untuk aplikasi praktis di masa depan. Dengan tingkat kesalahan rendah hanya 0,1 persen pada chip Willow, eksperimen ini jauh lebih akurat dibandingkan langkah awal pada tahun 2019. Walaupun hasil saat ini belum melampaui kemampuan komputer klasik secara keseluruhan, para ahli optimis bahwa dalam lima tahun mendatang komputer kuantum akan mampu mengatasi tantangan dunia nyata seperti dalam pengembangan obat, katalis, dan material baru.

Google baru-baru ini mengumumkan sebuah terobosan baru di bidang komputasi kuantum dengan menciptakan algoritma baru yang disebut quantum echoes. Algoritma ini dirancang untuk mengatasi masalah interaksi antar qubit yang menyebabkan informasi kuantum menjadi kacau dan hilang selama operasi. Dengan quantum echoes, Google berharap dapat mempercepat perhitungan yang sebelumnya sulit atau tidak mungkin dilakukan oleh komputer klasik. Dalam demonstrasi awal, Google menggunakan chip kuantum Willow yang terdiri dari 105 qubit. Algoritma ini mampu menangkap interaksi kuantum yang halus dan tersebar di antara banyak qubit dengan menjalankan operasi maju dan mundur seperti bunyi gema di dalam gua. Teknik ini memberi wawasan lebih dalam tentang bagaimana qubit berinteraksi, yang penting untuk mengembangkan aplikasi komputasi kuantum yang lebih kuat. Salah satu aplikasi utama yang ditargetkan Google adalah simulasi struktur molekul, yang sangat bermanfaat dalam bidang kimia dan fisika. Para peneliti mampu menggunakan quantum echoes untuk mensimulasikan molekul sederhana seperti toluena, dan hasil simulasi mereka kemudian dikonfirmasi dengan pengukuran nuclear magnetic resonance (NMR). Namun, saat ini teknologi ini masih terbatas pada molekul yang dapat disimulasikan secara efisien menggunakan komputer klasik. Meskipun Google optimistis dalam lima tahun akan ada aplikasi praktis yang dihasilkan dari algoritma ini, beberapa ahli memberi peringatan. Mereka menyoroti bahwa klaim quantum advantage harus dibuktikan dengan lebih ketat dan teknologi saat ini masih jauh dari mampu menangani masalah kompleks secara ekonomis. Pengembangan hardware yang lebih baik dan teknik koreksi kesalahan yang efektif masih diperlukan. Secara keseluruhan, quantum echoes mewakili kemajuan penting dalam komputasi kuantum yang menjanjikan. Namun, masyarakat dan para ilmuwan harus tetap realistis terhadap klaim yang ada dan menyadari bahwa perjalanan menuju aplikasi praktis yang luas masih penuh tantangan teknis yang harus diatasi.