Lompatan Kuantum Besar Berikutnya Mungkin Membutuhkan Perangkat Lunak yang Lebih Baik – Komputer kuantum tentu tampak seperti perangkat aneh. Bagi manusia yang terbiasa hidup di dunia yang didorong oleh fisika Newton, memiliki perangkat yang masuk ke dunia fisika kuantum—di mana aturannya berbeda dan terkadang bahkan berlawanan dengan intuisi—bisa tampak tidak dapat dijelaskan. Dan ketika perangkat yang sama benar-benar memecahkan masalah yang kompleks dan memberikan jawaban, itu hampir mulai berbatasan dengan keajaiban.
Lompatan Kuantum Besar Berikutnya Mungkin Membutuhkan Perangkat Lunak yang Lebih Baik
Baca Juga : Apa Perbedaan Antara Coding dan Pemrograman?
binaryjs – Beberapa tahun yang lalu, masih ada ilmuwan yang menganggap komputasi kuantum adalah tipuan. Mesin kuantum dibuat untuk bekerja jauh di dalam kotak hitam dan harus beroperasi dalam ruang hampa yang benar-benar gelap pada suhu mendekati nol mutlak. Jadi Anda tidak bisa melihat mereka bekerja. Mereka harus dirancang seperti itu , karena kekuatan komputasi mereka terikat untuk menempatkan atom atau elektron ke dalam keadaan yang disebut superposisi, yang sangat rapuh. Hampir semua hal dapat melucuti properti itu dan memenjarakan atom kembali ke keadaan normalnya, satu-satunya keberadaan yang membentuk realitas berbasis fisika Newtonian kita. Berkas cahaya, panas, gelombang suara, sedikit getaran, molekul udara atau bahkan radiasi dapat menghancurkan superposisi dalam proses yang disebut dekoherensi.
Saat ini, sangat sedikit orang yang meragukan keberadaan komputer kuantum. Pada tahun 2019, Google, dalam kemitraan dengan NASA , mencapai supremasi kuantum dengan merancang mesin kuantum yang dapat memecahkan masalah yang akan memakan waktu ribuan tahun superkomputer tradisional. Tonggak sejarah itu menempatkan Amerika Serikat jauh di depan negara-negara lain dalam perlombaan untuk menciptakan komputer kuantum yang kuat dan lebih berguna.
Di negara ini, sebagian besar pekerjaan pada komputer kuantum dilakukan oleh perusahaan swasta dan universitas dengan dukungan besar dari pemerintah. Itu berbeda dengan sebagian besar negara saingan lainnya seperti China dan Rusia, yang menginvestasikan miliaran langsung ke laboratorium pemerintah. Pendekatan kami tampaknya bekerja lebih baik. Sebuah laporan baru-baru ini ditugaskan oleh Departemen Pertahanan dan dilakukan oleh RAND Corporation menunjukkan bahwa Amerika Serikat memimpin dunia di sebagian besar bidang utama komputasi kuantum.
Sebagian besar perkembangan yang dibuat sejauh ini di dunia komputasi kuantum adalah karena peningkatan perangkat keras. Komputer kuantum menggunakan qubit, yang seperti bit biner di komputer digital tradisional. Mereka kuat karena perangkat kuantum dirancang untuk membiarkan qubit—yang bisa berupa foton terpolarisasi atau putaran elektron—ada di beberapa keadaan pada saat yang sama. Alih-alih bit komputer digital yang mewakili satu atau nol, qubit dapat menjadi keduanya pada saat yang sama, ditambah semua yang ada di antaranya. Dan memiliki lebih banyak qubit sejauh ini disamakan dengan lebih banyak daya komputasi.
Komputer kuantum Google yang mencapai supremasi memiliki 53 qubit. IBM baru-baru ini mengumumkan komputer kuantum dengan 127 qubit yang dianggap terbesar di dunia, meskipun D-Wave sedang mengerjakan mesin baru dengan ribuan qubit. Ada beberapa perbedaan tentang angka-angka karena cara perusahaan yang sangat berbeda dapat membuat qubit, tetapi pada dasarnya, lebih banyak qubit berarti lebih banyak kekuatan.
Perangkat lunak memperbaiki Perangkat keras
Namun, sementara menambahkan lebih banyak qubit tentu saja memberi lebih banyak kekuatan, itu tidak menebus masalah yang melekat yang terkait dengan komputer kuantum, dengan salah satu yang terbesar adalah bahwa mereka sangat rentan terhadap kesalahan. Atau, lebih tepatnya, mereka sulit untuk dipahami dan diprogram sehingga kesalahan tidak terjadi dalam output mereka. Semua komputer kuantum menghasilkan “kebisingan” sampai batas tertentu. Mereka mungkin mengembalikan jawaban yang benar untuk sebuah pertanyaan, tetapi mereka juga akan mengirim kembali banyak sampah yang tidak berguna, dengan solusi yang sebenarnya bercampur dengannya. Kemudian menjadi masalah mencoba memisahkan jarum dari tumpukan jerami, atau bahkan sebuah jarum dari tumpukan jarum lainnya. Karena itu, menambahkan lebih banyak qubit mungkin tidak membantu situasi.
Telah disarankan bahwa kecerdasan buatan yang berjalan di komputer tradisional dapat digunakan untuk menganalisis jawaban yang dikembalikan oleh mesin kuantum. Itu mungkin membuat lebih mudah untuk menghilangkan kebisingan lebih cepat daripada mencoba melakukannya dengan tangan, tetapi tidak mengatasi masalah mendasar dari jawaban yang tidak akurat yang berasal dari mesin kuantum.
Alih-alih menambahkan lebih banyak qubit, solusi untuk masalah ini mungkin sebenarnya berbasis perangkat lunak, membiarkan pemrogram mengajukan pertanyaan yang lebih baik sehingga kebisingan berkurang atau dihilangkan dari awal. Salah satu alasan untuk semua kesalahan adalah bahwa qubit dapat terjerat. Ini adalah keadaan di mana bahkan jika dua qubit dipisahkan secara fisik, tindakan yang satu dapat mengubah yang lain. Albert Einstein dengan lucu menggambarkan properti itu sebagai “aksi seram di kejauhan.” Dalam istilah praktis, jika Anda menerima data yang dihasilkan dari satu qubit, tetapi tidak tahu bahwa itu terjerat dengan yang lain, maka ada kemungkinan besar bahwa data tersebut rusak, tetapi Anda mungkin tidak mengetahuinya.
Saat ini, para ilmuwan pada dasarnya perlu menebak bagaimana qubit terjerat dan mencoba bertindak sesuai dengan itu. Jadi ini seperti mencoba menulis program untuk dijalankan di mesin yang aturannya tidak sepenuhnya diketahui, dan mungkin berubah. Oleh karena itu, banyak kebisingan yang dikembalikan dengan hasil, terlepas dari ukuran mesin kuantum. Dan mesin yang lebih besar dapat memperburuk masalah.
Untuk mencoba dan mengimbanginya, para ilmuwan dan peneliti di The Massachusetts Institute of Technology baru-baru ini meluncurkan bahasa pemrograman baru yang disebut Twist pada konferensi Simposium Prinsip Pemrograman 2022 di Philadelphia. Saat ini, tidak ada yang seperti Twist. Sebagian besar pemrogram komputer kuantum menggunakan bahasa rakitan, atau sesuatu seperti itu, di mana mereka harus merangkai banyak proses bersama-sama tanpa banyak manfaat dari orkestrasi. Mereka harus menebak keterikatan berdasarkan pengamatan mereka terhadap data yang dihasilkan.
Twist dirancang untuk membantu para ilmuwan menemukan qubit mana di mesin mereka yang terjerat saat mengerjakan suatu masalah, dan kemudian mengambil tindakan tertentu, seperti hanya menerima data dari qubit yang tidak terjerat. Bahasa Twist mencerminkan bahasa pemrograman umum lainnya dan dirancang agar mudah dipahami oleh pembuat kode yang terampil.
Dalam artikel MIT News yang sama tentang bahasa baru, Fred Chong, Profesor Ilmu Komputer Seymour Goodman di Universitas Chicago, berbicara tentang mengapa Twist dan pengembangan perangkat lunak lainnya mungkin sama pentingnya dalam jangka panjang dengan menempatkan lebih banyak qubit. ke dalam bermain.
“Komputer kuantum rawan kesalahan dan sulit diprogram. Dengan memperkenalkan dan mempertimbangkan kemurnian kode program, Twist mengambil langkah besar untuk membuat pemrograman kuantum lebih mudah dengan menjamin bahwa bit kuantum dalam sepotong kode murni tidak dapat diubah oleh bit yang tidak ada dalam kode itu, ”jelas Chong.
Karena sisi perangkat keras komputer kuantum terus berkembang, perangkat lunak yang lebih baik mungkin diperlukan untuk membantu memfokuskan semua kekuatan dan potensi mentah itu. Twist pada akhirnya mungkin tampak seperti langkah kecil menuju tujuan itu, tetapi tidak diragukan lagi ini adalah langkah yang sangat penting.
