4 Kunci Keberhasilan Komputer Kuantum

Director of Quantum Hardware Intel, Jim Clarke menyatakan dirinya cukup optimistis dan ketika meilhat berapa lama waktu yang dibutuhkan teknologi semikonduktor baru (komputer kuantum) untuk dijual secara komersil di pasar. Ia percaya ada 4 tantangan utama sekaligus jika bisa dipecahkan, akan menjadi peluang bagi komputer kuantum untuk dijual secara komersial.

Menurutnya dibutuhkan sekitar 10-12 tahun lagi komputer kuantum dapat benar-benar mengubah hidup masyarakat.

Baca Juga: Peneliti IBM Uji Coba AI Berbasis Komputer Kuantum

Pertama, Kualitas Qubit: Kita perlu membuat qubit agar kita dapat menghasilkan instruksi yang berguna atau operasi gerbang pada skala besar. Sebagai sebuah komunitas, kita belum berada di sana. Bahkan beberapa qubit di komputer kuantum berbasis cloud saat ini tidak cukup baik untuk sistem skala besar.

Mereka masih menghasilkan kesalahan (error) ketika menjalankan operasi antara dua qubit pada tingkat yang jauh lebih tinggi dari apa yang kita perlukan untuk menghitung secara efektif. Dengan kata lain, setelah sejumlah instruksi atau operasi, qubit hari ini menghasilkan jawaban yang salah ketika kita menjalankan perhitungan. Hasil yang kita dapat bisa dibedakan dari kebisingan (noise).

Kedua, Koreksi Kesalahan: Sekarang, karena qubit tidak cukup baik untuk skala di mana kita membutuhkannya, kita perlu menerapkan algoritma koreksi kesalahan yang memeriksa dan kemudian memperbaiki kesalahan qubit acak ketika terjadi.

Ini adalah set instruksi kompleks yang menggunakan banyak qubit fisik untuk secara efektif memperpanjang masa pakai informasi dalam sistem. Koreksi kesalahan belum terbukti pada skala untuk komputasi kuantum, tetapi ini adalah bidang prioritas penelitian kami dan saya menganggapnya sebagai prasyarat untuk sistem kuantum komersial skala penuh.

Baca Juga: Waduh, Hadirnya Komputasi Kuantum Ancam Eksistensi Blockchain

Ketiga, Kontrol Qubit: Untuk mengimplementasikan algoritma yang kompleks, termasuk skema koreksi kesalahan, kita perlu membuktikan bahwa kita dapat mengontrol beberapa qubit. Kontrol itu harus memiliki latensi rendah—dalam urutan 10 detik dari nanodetik. Dan itu harus berasal dari sirkuit kontrol umpan balik adaptif berbasis CMOS. Namun, meskipun itu menakutkan, saya punya banyak alasan untuk percaya itu bukan tidak mungkin.

Keempat, terlalu Banyak Kabel: Akhirnya, kita perlu mengatasi "fan-out"-atau bagaimana meningkatkan jumlah qubit dalam chip kuantum. Hari ini, kami memerlukan beberapa kabel kontrol, atau beberapa laser, untuk membuat setiap qubit. Sulit dipercaya bahwa kita dapat membangun chip sejuta qubit dengan jutaan kabel yang terhubung ke papan sirkuit atau keluar dari ruang pengukuran kriogenik.

Faktanya, industri semikonduktor mengakui masalah ini pada pertengahan 1960-an  dan menamakannya Rent's Rule. Dengan kata lain, kita tidak akan pernah mengemudi di jalan raya kuantum tanpa jalan yang dirancang dengan baik.

"Di Intel, kami berupaya untuk mengatasi setiap tantangan ini. Sebagai contoh, kami bekerja pada qubit yang beroperasi pada  suhu yang sedikit lebih tinggi  dan karenanya, akan memungkinkan integrasi dengan elektronik berbasis CMOS untuk memfasilitasi kontrol qubit. Temperatur yang lebih tinggi memungkinkan kita untuk memasukkan elektronik CMOS ke dalam lemari es tanpa memengaruhi status kuantum. Elektronik CMOS lokal membantu kami dengan latensi sistem kontrol kami dan memungkinkan lebih banyak kebebasan untuk kabel qubit atau interkoneksi," kata dia.

Secara umum Clarke sangat percaya bahwa komputer kuantum akan bekerja, hanya soal waktu. Setiap perubahan besar dalam komunitas semikonduktor telah terjadi pada skala waktu dekade: dari transistor pada tahun 1947 ke sirkuit terintegrasi pada tahun 1958 ke mikroprosesor pertama, Intel 4004, pada tahun 1970. Intel sendiri mengembangkan chip tes kuantum Intel 49-qubit, yang disebut "Tangle Lake".