Noise Komputasi Kuantum

Sebuah chip kuantum baru mengambil arah yang tidak biasa: bukan berusaha menghapus gangguan, melainkan sengaja memicu error agar ilmuwan bisa mempelajari cara noise merusak perhitungan. Pendekatan ini diharapkan membantu pengembangan komputer kuantum yang lebih tahan terhadap gangguan di masa depan. Langkah tersebut penting karena qubit jauh lebih rapuh dibanding bit digital biasa. Jika bit klasik hanya berada pada kondisi on atau off, qubit memiliki tingkat kegagalan yang jauh lebih tinggi, sekitar 1 banding 1.000, dibanding 1 banding 1 miliar pada bit digital. Noise Masih Menjadi Hambatan Utama Dalam komputasi kuantum, noise masih menjadi salah satu penghalang terbesar untuk membuat sistem kuantum melampaui superkomputer tercepat. Saat sistem dibuat lebih besar agar berguna untuk tugas praktis, tingkat noise biasanya ikut naik. Para ilmuwan sudah mengembangkan berbagai teknik koreksi error untuk mengatasi masalah ini. Namun, tantangan membangun komputer kuantum yang benar-benar fault-tolerant masih jauh dari selesai. Sumber gangguan juga datang dari banyak arah dan tidak mudah dikendalikan. Noise bisa berasal dari medan magnet Bumi yang tak menentu, radiasi dari router Wi-Fi dan perangkat elektronik lain, sinar kosmik dari luar angkasa, hingga qubit yang berada di sekitarnya. Chip yang Sengaja Membuat Kesalahan Penelitian terbaru ini menawarkan pendekatan berbeda. Tim peneliti membuat chip yang memungkinkan mereka menyuntikkan error sesuka hati dalam lingkungan yang terkendali. Studi tersebut dipublikasikan pada 9 Mei di jurnal Nature Communications. Di sana, para peneliti menjelaskan bahwa chip komputasi kuantum ini menggunakan foton dari pulsa laser sebagai qubit. Chip itu juga memiliki side channel yang dapat dialihkan oleh foton. Jalur ini dipakai untuk meniru kehilangan sinyal yang biasanya terjadi dalam kondisi operasi normal, lalu mempelajarinya secara rinci. Cara Kerja Chip Chip ini bisa diprogram untuk meniru error dengan beberapa cara. Dengan begitu, peneliti dapat mensimulasikan jenis kehilangan tertentu akibat noise dan mengatur tingkat noise yang ingin mereka amati. Pengaturan itu dilakukan dengan mengubah jumlah foton yang dialihkan serta derajat superposisi kuantum, yakni kondisi ketika qubit berbagi informasi melalui proses quantum entanglement. Govind Krishna, penulis utama studi sekaligus mahasiswa doktoral di KTH Royal Institute of Technology di Swedia, menyebut chip ini seperti persimpangan rel yang bisa diprogram untuk cahaya kuantum. Menurut Krishna, sinyal kontrol menentukan apakah foton tetap di jalur utama, dialihkan ke kanal kehilangan, atau masuk ke dalam superposisi yang bergantung pada interferensi kuantum. Mengubah Noise Jadi Alat Riset Pendekatan ini membuat noise bukan lagi sekadar masalah, tetapi alat penelitian. Dengan mengamati kesalahan secara sengaja, ilmuwan bisa memahami perilaku sistem kuantum dengan lebih jelas dan memperbaiki strategi koreksi error di masa depan. Para peneliti menyebut desain chip ini juga dapat memodelkan error pada berbagai jenis sistem kuantum, termasuk sistem non-fotonik seperti komputer kuantum berbasis superconducting qubit atau qubit atom netral. Artinya, manfaatnya tidak terbatas pada satu platform saja. Tujuan akhirnya adalah memberi peneliti lebih banyak alat untuk mempelajari bagaimana noise menyusup dan menumpuk di rangkaian kuantum. Pemahaman itu diharapkan membantu pengembangan teknik koreksi error yang lebih efektif, terutama ketika sistem kuantum makin besar dan makin banyak berinteraksi dengan lingkungannya. Krishna menegaskan bahwa memahami bagaimana sistem kuantum bekerja dalam kondisi yang berantakan sangat penting. Tanpa itu, eksperimen hanya akan menggambarkan setup ideal, bukan cara alam bekerja sebagaimana adanya.

Chip Kuantum Ini Sengaja Menambah Error, Tapi Justru Bisa Membantu Sistem Lebih Tahan Gangguan