Cryostat tertinggi kuantum Google, dengan komputer kuantum Sycamore di dalamnya.
(Gambar: © Erik Lucero / Google)
Kami baru saja memasuki usia supremasi kuantum, sebuah studi baru menunjukkan.
Untuk pertama kalinya, komputer kuantum telah memecahkan masalah yang tidak bisa dilakukan oleh komputer tradisional, untuk semua tujuan praktis, para peneliti melaporkan hari ini (23 Oktober) di jurnal Nature.
"Suatu perhitungan yang akan memakan waktu 10.000 tahun pada superkomputer klasik membutuhkan 200 detik pada komputer kuantum kita," rekan penulis studi Brooks Foxen, seorang peneliti mahasiswa pascasarjana dalam fisika di Google AI Quantum di Mountain View dan Universitas California, Santa Barbara, kata dalam sebuah pernyataan.
"Sangat mungkin bahwa waktu simulasi klasik, saat ini diperkirakan 10.000 tahun, akan dikurangi dengan perangkat keras dan algoritma yang ditingkatkan, tetapi, karena kami saat ini 1,5 triliun kali lebih cepat, kami merasa nyaman mengajukan klaim atas pencapaian ini," tambah Foxen.
Komputer Quantum menyimpan informasi menggunakan partikel subatom, yang berperilaku sesuai dengan aturan yang sangat berbeda dari yang mengatur dunia makro kita. Sebagai contoh, partikel kuantum dapat eksis dalam "superposisi" dari dua keadaan yang berbeda pada saat yang sama, dan partikel dapat dipisahkan oleh tahun cahaya namun tetap menjadi "terjerat, "memengaruhi properti masing-masing.
Keanehan ini adalah kunci kekuatan potensial yang luar biasa komputasi kuantum. Karena fenomena superposisi, komputer kuantum dapat menyimpan dan memanipulasi jauh lebih banyak informasi per satuan volume daripada komputer tradisional, yang menyandikan informasi dengan cara biner menggunakan 0s dan 1s. (Unit dasar informasi dalam sistem komputasi kuantum, omong-omong, dikenal sebagai qubit, yang merupakan kependekan dari "bit kuantum.")
Studi baru memberi kita rasa kekuatan itu. Tim peneliti, yang dipimpin oleh Frank Arute dari Google AI Quantum, menggunakan komputer kuantum yang disebut Sycamore, yang menampilkan 53 qubit fungsional (ditambah satu yang tidak berfungsi dengan baik).
Para ilmuwan menjerat 53 qubit itu ke dalam keadaan superposisi yang kompleks, kemudian menyuruh Sycamore melakukan tugas yang mirip dengan generasi bilangan acak. Hasilnya kemudian dibandingkan dengan simulasi yang dijalankan pada superkomputer Summit di Oak Ridge National Laboratory di Tennessee.
"Summit saat ini superkomputer terkemuka di dunia, yang mampu melakukan sekitar 200 juta miliar operasi per detik," William Oliver, seorang ahli fisika di Massachusetts Institute of Technology, menulis dalam sebuah menyertai potongan "Berita dan Tampilan" dalam edisi yang sama dari Nature.
"Ini terdiri dari sekitar 40.000 unit prosesor, yang masing-masing berisi miliaran transistor (sakelar elektronik), dan memiliki 250 juta gigabyte penyimpanan. Sekitar 99% dari sumber daya Summit digunakan untuk melakukan pengambilan sampel klasik," tambah Oliver, yang tidak terlibat dalam studi baru.
Seperti yang dicatat Foxen, Sycamore selesai dalam waktu sekitar 3,5 menit, dan pekerjaan KTT menyarankan bahwa bahkan superkomputer tradisional yang paling kuat harus mengunyah masalah selama sekitar 10.000 tahun.
"Ini demonstrasi supremasi kuantum atas algoritma klasik terkemuka saat ini pada superkomputer tercepat di dunia benar-benar merupakan prestasi luar biasa dan tonggak untuk komputasi kuantum," tambah Oliver. "Ini secara eksperimental menunjukkan bahwa komputer kuantum mewakili model komputasi yang secara fundamental berbeda dari komputer klasik. Ia juga memerangi kritik tentang kemampuan kontrol dan kelayakan komputasi kuantum dalam ruang komputasi yang luar biasa besar (mengandung setidaknya 253 negara yang digunakan di sini) ). "
(Tidak semua orang setuju bahwa makalah baru memang melaporkan "supremasi," Namun. Misalnya, peneliti dari IBM berpendapat bahwa tugas yang dilakukan oleh Sycamore berada dalam jangkauan komputer klasik. "Kami berpendapat bahwa simulasi ideal dari tugas yang sama dapat dilakukan pada sistem klasik dalam 2,5 hari dan dengan kesetiaan yang jauh lebih besar, "tulis tiga ilmuwan IBM dalam posting blog pada 21 Oktober." Ini sebenarnya merupakan perkiraan konservatif, kasus terburuk, dan kami berharap bahwa dengan penyempurnaan tambahan, biaya klasik dari simulasi dapat dikurangi lebih lanjut. ")
Oliver juga menekankan, bagaimanapun, bahwa banyak pekerjaan masih perlu dilakukan sebelum komputer kuantum dapat menjadi bagian penting dari kehidupan kita sehari-hari. Sebagai contoh, ia menulis, para peneliti harus mengembangkan algoritma baru yang dapat bekerja dengan prosesor kuantum rawan kesalahan yang akan tersedia dalam waktu dekat. Dan, untuk membuat teknologi layak secara komersial dalam jangka panjang, para ilmuwan harus menemukan protokol yang kuat untuk memperbaiki kesalahan kuantum.
- Fisikawan Membalik Waktu untuk Partikel Mungil di Dalam Komputer Quantum
- Data yang Tidak Dapat Dipackable: Pertama, Komunikasi Quantum Aman Diuji Melalui Microsatellite
- Superkomputer Baru Akan Membentang Benua, Melaju Tercepat di Dunia
Catatan editor: Kisah ini diperbarui pada 24 Oktober untuk memasukkan pemikiran dari para ilmuwan IBM yang tidak berpikir studi baru ini menunjukkan supremasi kuantum.
Buku Mike Wall tentang pencarian kehidupan alien, "Di luar sana"(Grand Central Publishing, 2018; diilustrasikan oleh Karl Tate), sedang keluar sekarang. Ikuti dia di Twitter @michaeldwall. Ikuti kami di Twitter @Spacedotcom atau Facebook.
