Revolusi komputasi quantum mungkin akan terjadi lebih cepat dari perkiraan.
 |
| Komputer quantum dengan perangkat superkonduksi pada bagian atas (creative commons via www.livescience.com) |
Di sebuah tempat di California, Google tengah membangun perangkat yang akan mengantarkan sebuah era komputasi baru. Perangkat ini adalah sebuah komputer quantum, terbesar yang pernah dibuat, didesain untuk membuktikan bahwa mesin yang mengeksploitasi eksotika ilmu fisika dapat mengungguli supercomputer tertangguh di dunia.
Para ilmuwan kini mulai meyakini bahwa hal ini dapat terwujud jauh lebih cepat dari yang pernah diprediksikan dahulu, bahkan mungkin terjadi akhir tahun depan.
Revolusi komputasi quantum telah ditunggu-tunggu sejak lama. Pada tahun 1980-an, para ahli fisika teoritis telah menyadari bahwa komputer yang berbasikan mekanika quantum memiliki potensi untuk jauh mengungguli komputer biasa atau klasik, dalam beberapa hal. Akan tetapi mewujudkannya merupakan hal yang problematik. Hingga baru-baru ini komputer quantum yang dapat mengalahkan komputer klasik berkembang dari obrolan laboratorium menjadi sesuatu yang mungkin terwujud. Dan Google berambisi untuk menjadi pencipta pertamanya.
Rencana perusahaan ini sangat rahasia, dan mereka enggan memberikan komentar kepada media. Akan tetapi, para ilmuwan yang memiliki hubungan dengan Google meyakini keboleh jadian hal ini dalam waktu dekat.
“Mereka jelas-jelas pemimpin dunia saat ini, tak ada yang meragukannya,” ujar Simon Devitt dari RIKEN Center for Emergent Matter Science di Jepang. “Google lah taruhannya. Jika bukan Google kelompok yang mewujudkannya maka pasti ada hal yang tidak beres.”
Niat Google ini secara sekilas dibocorkan oleh salah satu ilmuwannya, yang diam-diam mempublikasikan detail rencana mereka (Boixo, et.al, 2016). Tujuan mereka secara gamblang adalah supremasi quantum, yaitu membuat komputer quantum pertama yang mampu menjalankan tugas yang tak mampu dilakukan dengan komputer klasik.
“Ini merupakan cetak biru dari apa yang akan mereka lakukan beberapa tahun ke depan,” ujar Scott Aaronson dari University of Texas di Austin, Amerika Serikat.
Jadi apakah rencana Google tersebut? Komputer quantum memproses data sebagai quantum bits, atau qubits. Berbeda dengan bits klasik, qubits dapat menyimpan data sebagai kombinasi yang mengandung 0 dan 1 secara bersamaan, berkat adanya prinsip superposisi quantum. Potensi inilah yang memberikan komputer quantum keunggulan untuk menyelesaikan problem-problem tertentu, misalnya memfaktorkan angka yang besar. Akan tetapi menyelesaikan problem ini saja tidak cukup, karena komputer biasa juga mampu melaksanakannya. Untuk menunjukkan bahwa komputer quantum memang lebih unggul dibutuhkan ribuan qubits, yang belum dapat dijangkau dengan kemampuan teknis saat ini.
Untuk saat ini, Google mentargetkan kapasitas 50 qubits, walaupun di depan publik mereka hanya mengakui target komputer 9-qubit. Target ini ambisius tapi masih mungkin untuk dicapai.
Sebagai ajang pembuktian, mereka akan berfokus pada permasalahan yang sangat sulit untuk dapat dipecahkan dengan menggunakan komputer biasa. Permasalahan ini adalah mensimulasikan perilaku sirkuit quantum yang dirangkai secara acak.
Sedikit saja perbedaan masukan pada rangkaian sirkuit ini, dapat menghasilkan luaran yang sangat jauh berbeda. Akibatnya sulit bagi komputer biasa untuk menebak perilaku luaran ini, dengan cara menyederhanakan rangkaian dan melakukan aproksimasi. “Mereka sedang menyelesaikan permasalahan chaos secara quantum,” ujar Devitt. “Luaran rangkaian ini pada dasarnya acak, sehingga anda harus menghitung segalanya.”
Untuk menguji batasan komputasi klasik, Google menggunakan Edison, salah satu superkonduktor paling canggih di dunia, yang disimpan di US National Energy Research Scientific Computing Center. Google menggunakannya untuk mensimulasikan perilaku sirkuit quantum dengan grid qubit yang semakin besar, sampai dengan grid 6 × 7 yang berisi 42 qubits.
Komputasi ini rumit karena seiring dengan meningkatnya ukuran grid, memori yang dibutuhkan juga akan meningkat secara cepat. Sebuah grid berukuran 6 × 4 hanya membutuhkan 268 megabytes, lebih kecil dari memori smartphone di pasaran. Akan tetapi grid 6 × 7 membuthkan 70 terabytes, kira-kira 10,000 kali memori dari sebuah PC tercanggih.
Google berhenti pada ukuran grid 6 x 7 karena ukuran selanjutnya saat ini masih mustahil: sebuah grid 48-qubit akan membutuhkan memori sebesar 2.252 petabytes, hampir dua kali libat dari memori supercomputer terbaik di dunia. Jika Google mampu mewujudkan sebuah komputer quantum 50-qubit, maka mereka akan mengalahkan seluruh komputer yang ada.
Dengan menetapkan bentuk pengujian ini, Google berharap dapat melenyapkan keraguan akan kemampuan komputer quantum untuk mengungguli komputer biasa. Keraguan akan klaim ini pernah menerpa Google sendiri. Tahun 2015 Google mengumumkan bahwa mereka berhasil memecahkan beberapa masalah komputasi 100 juta kali lebih cepat dengan menggunakan komputer quantum D-Wave. D-Wave quantum computer merupakan komputer komersial yang memiliki sejarah kontroversial. Akan tetapi klaim ini segera dibantah oleh para ahli karena pengujian yang dilakukan tidak berimbang (bias).
Google membeli komputer D-Wave mereka pada tahun 2013 untuk mengetahui apakah komputer ini dapat dipergunakan untuk meningkatkan hasil pencarian. Tahun berikutnya, perusahaan ini merekrut John Martinis dari University of California, Santa Barbara, untuk mendesain qubits superkonduksi mereka sendiri. “Qubits nya berkualitas jauh lebih baik,” ujar Aaronson.
Martinis dan rekan-rekannyalah yang saat ini tengah berupaya untuk mencapai supermasi quantum 50 qubits, dan banyak yang meyakini bahwa mereka akan segera mencapainya. “Saya fikir hal ini dapat tercapai dalam dua atau tiga tahun,” ujar Matthias Troyer dari Swiss Federal Institute of Technology di Zurich. “Mereka telah menujukkan langkah-langkah konkrit untuk mencapainya.”
Menurut Devitt, Martinis dan kawan-kawan telah menetapkan sejumlah tenggat. Yang paling dekat ada pada akhir tahun ini, sayangnya nampaknya tenggat ini tidak akan terpenuhi.“(Tetapi) Saya optimis dan berpendapat mungkin pada akhir tahun depan,” katanya. “Jikapun mereka baru dapat mencapainya dalam lima tahun ke depan, ini masih akan menjadi suatu lompatan yang besar.”
Keberhasilan pertama dari eksperimen ini tidak akan menghasilkan komputer yang mampu memecahkan segala permasalahan di dunia. Berdasarkan teori, kemampuan ini membutuhkan mesin yang jauh lebih besar. Akan tetapi jika sebuah koputer quantum kecil dapat diwujudkan, maka hal ini akan mendorong munculnya inovasi dan perbaikan bagi komputer yang ada saat ini. Hal ini dapat mendorong lahirnya suatu era baru.
Aaronson membandingkannya dengan reaksi nuklir yang berhasil dicapai oleh Manhattan project di Chicago pada tahun 1942. “Keberhasilan (menciptakan komputer kecil) ini, dapat menjadi pemicu bagi orang untuk berfikir, jika kita ingin memiliki komputer quantum berskala penuh, maka berapa miliar dollar yang dibutuhkan?” ujarnnya.
Mengatasi tantangan untuk membuat komputer 50-qubit merupakan ancang-ancang Google untuk membuat sesuatu yang lebih besar. “Ini jelas-jelas merupakan suatu kemajuan dalam membangung komputer kuantum sesungguhnya,” jelas Ian Walmsley dari University of Oxford.
Agar komputer quantum dapat benar-benar bermanfaat dalam jangka waktu panjang, kita juga membutuhkan upaya sungguh-sungguh untuk mengembangkan quantum error correction yang kokoh. Ini adalah tehnik yang dibutuhkan untuk memitigasi kerentanan dalam kondisi quantum. Martinis dan lainnya sedang mengembangkan tehnik ini, akan tetapi nampaknya masih membutuhkan waktu yang lama. Akan tetapi ini tidak akan menghalangi cita-cita mencapai supremasi quantum.
“Begitu sebuah sistem yang mencapai supremasi kuantum (berhasil diciptakan) dan (sistem) ini menunjukkan potensi untuk di scale-up, maka hal ini akan menjadi pancingan bagi pihak swasta,” kata Devitt. “(hal ini menandakan bahwa) komputer ini siap untuk dibawa keluar dari laboratorium.” “Bidang ini sedang tumbuh lebih cepat dari yang diharapkan,” menurut Troyer. “Inilah masanya untuk membawa komputasi quantum dari ilmu murni ke bidang rekayasa dan benar-benar membuat komputer.”
No comments:
Post a Comment