Google Berambisi Menguasai Jagat Komputasi Quantum

Revolusi komputasi quantum mungkin akan terjadi lebih cepat dari perkiraan. 

Komputer quantum dengan perangkat superkonduksi
pada kepingan atas
(creative commons via www.livescience.com)
Di sebuah kawasan di California, Google tengah membangun perangkat yang akan mengantarkan sebuah masa komputasi baru. Perangkat ini yakni sebuah komputer quantum, terbesar yang pernah dibuat, didesain untuk membuktikan bahwa mesin yang mengeksploitasi eksotika ilmu fisika sanggup mengungguli supercomputer tertangguh di dunia.
  
Para ilmuwan sekarang mulai meyakini bahwa hal ini sanggup terwujud jauh lebih cepat dari yang pernah diprediksikan dahulu, bahkan mungkin terjadi tamat tahun depan.
Revolusi komputasi quantum telah ditunggu-tunggu semenjak lama. Pada tahun 1980-an, para andal fisika teoritis telah menyadari bahwa komputer yang berbasikan mekanika quantum mempunyai 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 sanggup mengalahkan komputer klasik berkembang dari dialog laboratorium menjadi sesuatu yang mungkin terwujud. Dan Google berambisi untuk menjadi pencipta pertamanya.
Rencana perusahaan ini sangat rahasia, dan mereka enggan memperlihatkan komentar kepada media. Akan tetapi, para ilmuwan yang mempunyai relasi dengan Google meyakini keboleh jadian hal ini dalam waktu dekat.
“Mereka jelas-jelas pemimpin dunia ketika 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 niscaya ada hal yang tidak beres.”
Niat Google ini secara sekilas dibocorkan oleh salah satu ilmuwannya, yang rahasia mempublikasikan detail rencana mereka (Boixo, et.al, 2016). Tujuan mereka secara gamblang yakni supremasi quantum, yaitu membuat komputer quantum pertama yang bisa menjalankan kiprah yang tak bisa 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.
Makara apakah rencana Google tersebut? Komputer quantum memproses data sebagai quantum bits, atau qubits. Berbeda dengan bits klasik, qubits sanggup menyimpan data sebagai kombinasi yang mengandung 0 dan 1 secara bersamaan, berkat adanya prinsip superposisi quantum. Potensi inilah yang memperlihatkan komputer quantum keunggulan untuk menuntaskan problem-problem tertentu, contohnya memfaktorkan angka yang besar. Akan tetapi menuntaskan problem ini saja tidak cukup, sebab komputer biasa juga bisa melaksanakannya. Untuk memperlihatkan bahwa komputer quantum memang lebih unggul dibutuhkan ribuan qubits, yang belum sanggup dijangkau dengan kemampuan teknis ketika ini.
Untuk ketika ini, Google mentargetkan kapasitas 50 qubits, walaupun di depan publik mereka hanya mengakui sasaran komputer 9-qubit. Target ini ambisius tapi masih mungkin untuk dicapai.

Sebagai ajang pembuktian, mereka akan berfokus pada permasalahan yang sangat sulit untuk sanggup dipecahkan dengan memakai komputer biasa. Permasalahan ini yakni mensimulasikan sikap sirkuit quantum yang dirangkai secara acak.

Sedikit saja perbedaan masukan pada rangkaian sirkuit ini, sanggup menghasilkan luaran yang sangat jauh berbeda. Akibatnya sulit bagi komputer biasa untuk menebak sikap luaran ini, dengan cara menyederhanakan rangkaian dan melaksanakan aproksimasi. “Mereka sedang menuntaskan permasalahan chaos secara quantum,” ujar Devitt. “Luaran rangkaian ini intinya acak, sehingga anda harus menghitung segalanya.”

Untuk menguji batasan komputasi klasik, Google memakai Edison, salah satu superkonduktor paling canggih di dunia, yang disimpan di US National Energy Research Scientific Computing Center. Google menggunakannya untuk mensimulasikan sikap sirkuit quantum dengan grid qubit yang semakin besar, hingga dengan grid 6 × 7 yang berisi 42 qubits.

Komputasi ini rumit sebab 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 sebab ukuran selanjutnya ketika 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 bisa mewujudkan sebuah komputer quantum 50-qubit, maka mereka akan mengalahkan seluruh komputer yang ada.
Dengan menetapkan bentuk pengujian ini, Google berharap sanggup 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 persoalan komputasi 100 juta kali lebih cepat dengan memakai komputer quantum D-Wave. D-Wave quantum computer merupakan komputer komersial yang mempunyai sejarah kontroversial. Akan tetapi klaim ini segera dibantah oleh para andal sebab pengujian yang dilakukan tidak berimbang (bias).
Google membeli komputer D-Wave mereka pada tahun 2013 untuk mengetahui apakah komputer ini sanggup 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 ketika ini tengah berupaya untuk mencapai supermasi quantum 50 qubits, dan banyak yang meyakini bahwa mereka akan segera mencapainya. “Saya fikir hal ini sanggup 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 bersahabat ada pada tamat tahun ini, sayangnya nampakn
ya tenggat ini tidak akan terpenuhi.“(Tetapi) Saya optimis dan beropini mungkin pada tamat tahun depan,” katanya. “Jikapun mereka gres sanggup mencapainya dalam lima tahun ke depan, ini masih akan menjadi suatu lompatan yang besar.”

Keberhasilan pertama dari eksperimen ini tidak akan menghasilkan komputer yang bisa memecahkan segala permasalahan di dunia. Berdasarkan teori, kemampuan ini membutuhkan mesin yang jauh lebih besar. Akan tetapi bila sebuah koputer quantum kecil sanggup diwujudkan, maka hal ini akan mendorong munculnya penemuan dan perbaikan bagi komputer yang ada ketika ini. Hal ini sanggup mendorong lahirnya suatu masa baru.

Aaronson membandingkannya dengan reaksi nuklir yang berhasil dicapai oleh Manhattan project di Chicago pada tahun 1942. “Keberhasilan (menciptakan komputer kecil) ini, sanggup menjadi pemicu bagi orang untuk berfikir, bila kita ingin mempunyai 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,” terang Ian Walmsley dari University of Oxford.

Agar komputer quantum sanggup benar-benar bermanfaat dalam jangka waktu panjang, kita juga membutuhkan upaya sungguh-sungguh untuk membuatkan quantum error correction yang kokoh. Ini yakni tehnik yang dibutuhkan untuk memitigasi kerentanan dalam kondisi quantum. Martinis dan lainnya sedang membuatkan tehnik ini, akan tetapi nampaknya masih membutuhkan waktu yang lama. Akan tetapi ini tidak akan menghalangi keinginan mencapai supremasi quantum.

“Begitu sebuah sistem yang mencapai supremasi kuantum (berhasil diciptakan) dan (sistem) ini memperlihatkan potensi untuk di scale-up, maka hal ini akan menjadi pancingan bagi pihak swasta,” kata Devitt. “(hal ini menunjukan bahwa) komputer ini siap untuk dibawa keluar dari laboratorium.” “Bidang ini sedang tumbuh lebih cepat dari yang diharapkan,” berdasarkan Troyer. “Inilah masanya untuk membawa komputasi quantum dari ilmu murni ke bidang rekayasa dan benar-benar membuat komputer.”

Daftar Pustaka

  1. Boixo, S., Isakov, S. V., Smelyanskiy, V. N., Babbush, R., Ding, N., Jiang, Z., Martinis, J. & Neven, H. (2016). Characterizing quantum supremacy in near-term devices. arXiv preprint arXiv:1608.00263.