Peneliti Rutgers dan IBM Kembangkan Metode untuk Menstabilkan Komputer Kuantum Saat Beroperasi

Peneliti Rutgers University dan IBM berhasil menunjukkan metode baru untuk mengendalikan perilaku komputer kuantum ketika proses komputasi masih berlangsung. Penelitian yang diumumkan pada 9 Oktober 2026 ini memanfaatkan teknologi pengukuran dan pengaturan ulang qubit secara berulang untuk mengurangi perilaku kuantum yang tidak terkendali. Eksperimen tersebut dilakukan menggunakan prosesor IBM Quantum Heron dengan melibatkan hingga 100 qubit dalam rangkaian pengujian. Hasilnya menunjukkan bahwa sistem kuantum dapat diarahkan menuju kondisi yang lebih teratur melalui mekanisme umpan balik secara langsung. Temuan ini menjadi langkah penting menuju pengembangan komputer kuantum yang lebih stabil, andal, dan mampu menangani kesalahan selama beroperasi.

Penelitian Rutgers dan IBM Membuka Peluang Komputer Kuantum Lebih Stabil

Pengembangan teknologi komputasi kuantum oleh Rutgers dan IBM menghadirkan pencapaian menarik dalam upaya meningkatkan keandalan komputer kuantum. Tim ilmuwan yang terlibat berhasil mendemonstrasikan pengendalian umpan balik secara langsung. Melalui metode tersebut, sejumlah qubit dapat diukur kemudian dikembalikan ke kondisi tertentu ketika bagian lain masih menjalankan operasi. Hasil demonstrasi ini menunjukkan bahwa pengendalian tidak harus menunggu seluruh proses selesai. Dalam bidang komputasi generasi mendatang, pendekatan semacam ini sangat penting karena kesalahan pada qubit berpotensi berkembang selama pemrosesan.

Pencapaian para peneliti dilaporkan dalam publikasi akademik Nature Physics dengan kajian tentang transisi antara kondisi kacau dan teratur. Penelitian ini melibatkan ilmuwan dari sejumlah institusi. Salah satu tokoh utama dalam penelitian adalah Jedediah Pixley dari Rutgers University dan Maika Takita dari IBM. Para ilmuwan tersebut beserta kolaboratornya mempelajari mekanisme pengaturan kondisi qubit. Melalui rangkaian eksperimen tersebut, mereka menemukan perubahan perilaku yang jelas ketika frekuensi pengukuran ditingkatkan. Walaupun hasilnya menjanjikan, penelitian ini belum menghasilkan komputer kuantum yang sepenuhnya bebas kesalahan.

Penyebab Sistem Komputer Kuantum Rentan Mengalami Kesalahan

Sistem komputasi kuantum beroperasi menggunakan aturan mekanika kuantum pada partikel sangat kecil. Pada sistem digital konvensional merepresentasikan data melalui nilai 0 dan 1, komputer kuantum mengandalkan satuan informasi kuantum yang disebut qubit. Unit informasi tersebut mempunyai karakteristik memiliki kombinasi amplitudo dari keadaan dasar. Sifat tersebut memungkinkan pengembangan algoritma kuantum khusus. Meskipun demikian, keadaan kuantum sangat sensitif terhadap gangguan. Sebagai konsekuensinya, komputer kuantum memerlukan pengaturan lingkungan yang ketat.

Gangguan terhadap qubit dapat berasal dari berbagai kondisi. Fluktuasi temperatur, pengaruh medan elektromagnetik eksternal, serta ketidaksempurnaan pulsa kontrol mampu mengubah respons sistem kuantum. Faktor perangkat keras lainnya, cacat mikroskopis pada komponen dapat mengurangi kualitas operasi. Ketika proses komputasi semakin panjang, gangguan yang muncul bisa bertambah. Masalah tersebut membuat ketepatan keluaran komputasi semakin menantang. Oleh sebab itu, penelitian stabilisasi sistem kuantum terus dikembangkan dalam mewujudkan komputer kuantum yang lebih andal.

Mekanisme Real-Time Quantum Feedback Control pada Prosesor IBM

Sistem pengendalian dalam penelitian ini menggabungkan pengukuran qubit dengan operasi reset. Dalam penerapannya, perangkat keras mengatur proses komputasi dan pengukuran secara bergantian. Ketika suatu qubit dipilih untuk direset, informasi pada qubit tersebut diatur ulang sesuai instruksi. Operasi pengaturan ulang itu dapat mengarahkan sistem menuju kondisi lebih teratur. Perlu dipahami bahwa, reset bukan berarti seluruh kesalahan komputasi langsung diperbaiki. Batasan kemampuan ini menunjukkan tahap perkembangan teknologi yang sebenarnya.

Salah satu tantangan terbesar adalah menjalankan reset ketika bagian sistem lainnya tetap aktif. Informasi kuantum tidak dapat disalin sembarangan seperti data klasik. Dalam proses pengamatan, pengukuran dapat mengubah keadaan qubit. Dengan mempertimbangkan sifat tersebut, pengendalian membutuhkan koordinasi yang tepat. Melalui demonstrasi pada prosesor IBM, operasi kuantum, pengukuran, dan reset berhasil dijalankan ribuan kali. Hasil tersebut menjadi bukti kemajuan sistem kontrol kuantum untuk menangani kebutuhan pemantauan selama operasi.

Hasil Penelitian Rutgers dan IBM pada Prosesor Kuantum Heron

Dalam menguji kemampuan sistem pengendalian, tim menggunakan prosesor IBM Quantum Heron yang dilengkapi 156 unit qubit. Dalam rangkaian percobaan, peneliti memilih hingga 100 qubit yang saling terhubung. Setelah konfigurasi ditentukan, komputer menjalankan dua jenis operasi dengan pengaruh berbeda. Jenis operasi yang pertama menyebarkan informasi melalui interaksi qubit tetangga. Sebaliknya, komputer melakukan pengukuran dan reset. Dua mekanisme yang diuji memungkinkan peneliti mempelajari cara pengendalian kuantum berlangsung.

Sepanjang eksperimen, sistem melakukan hampir lima ribu operasi antar pasangan qubit. Selain itu, hampir 5.000 pengukuran dan reset juga dilakukan. Besarnya rangkaian pengujian menunjukkan kemampuan pengendalian pada sistem kuantum yang cukup besar. Para peneliti kemudian menyesuaikan frekuensi kedua mekanisme. Melalui variasi pengaturan ini, peneliti memperoleh gambaran mengenai perubahan perilaku kolektif qubit. Berdasarkan data eksperimen, muncul batas perubahan yang jelas antara dua kondisi.

Hasil Eksperimen Mengungkap Batas antara Sistem Kuantum Kacau dan Stabil

Pencapaian ilmiah penting dalam penelitian adalah teramatinya transisi fase pada sistem kuantum. Saat proses yang menyebarkan kekacauan mendominasi, sistem cenderung mempertahankan perilaku kacau. Dalam kondisi berbeda, pengukuran dan reset yang lebih sering dapat mengembalikan keteraturan. Pada perbandingan sekitar 50 banding 50, sedikit perbedaan frekuensi menghasilkan perubahan perilaku menyeluruh. Peristiwa fisika ini merupakan contoh phase transition. Temuan ini mendukung pemahaman tentang hubungan pengukuran dan dinamika kuantum.

Fenomena peralihan fase sering dijelaskan menggunakan contoh pembekuan air. Saat parameter sistem melewati batas, perilaku kolektif mengalami peralihan. Dalam eksperimen kuantum ini, variabel pengendali berupa keseimbangan proses pencampuran dan reset. Pengamatan yang diperoleh mendukung model teoritis yang dikembangkan. Menurut penelitian tersebut, pola transisi menjadi lebih tegas pada jumlah qubit lebih banyak. Hal ini menunjukkan bahwa fenomena tidak hanya muncul pada rangkaian kecil. Dengan demikian, pengembangan sistem umpan balik mendapatkan dukungan eksperimen.

Metode Stabilisasi Qubit Menjadi Langkah Menuju Komputer Kuantum Toleran Kesalahan

Kolaborasi para ilmuwan Rutgers bersama IBM memberikan kontribusi besar dalam pengembangan teknologi komputer kuantum. Melalui penggunaan sistem umpan balik yang bekerja selama operasi, eksperimen berhasil menunjukkan pengendalian dinamika qubit. Pengujian dengan hingga 100 qubit menunjukkan potensi pengoperasian sistem pengendalian dalam skala lebih besar. Walaupun hasil penelitian sangat menarik, teknologi ini masih memerlukan pengembangan menuju koreksi kesalahan lengkap. Melalui penelitian lanjutan, penelitian tersebut dapat menjadi bagian dari pembangunan sistem komputasi kuantum yang lebih kuat. Menurut Anda, seberapa besar manfaat komputer kuantum untuk pengembangan obat dan material? Ceritakan harapan Anda terhadap perkembangan teknologi kuantum agar semakin banyak gagasan mengenai pemanfaatan komputer kuantum dapat dibagikan.