Microsoft Membuat Qubit Untuk Komputasi Quantum Yang Lebih Cepat

Google baru saja mengumumkan supremasi kuantum, tonggak sejarah di mana sifat komputer kuantum yang sangat berbeda memungkinkannya melampaui mesin tradisional. Tetapi Microsoft mengharapkan kemajuannya sendiri dengan mendesain ulang elemen inti dari komputasi kuantum, qubit.

Microsoft telah bekerja pada teknologi qubit yang disebut qubit topologi yang diharapkan akan memberikan manfaat teknologi komputasi kuantum yang saat ini sebagian besar hanya janji. Setelah menghabiskan lima tahun mencari tahu perangkat rumit dari qubit topologi, perusahaan hampir siap untuk menggunakannya, kata Krysta Svore, manajer umum pekerjaan perangkat lunak komputasi kuantum Microsoft.

"Kami benar-benar menghabiskan beberapa tahun terakhir untuk mengembangkan teknologi itu," kata Svore, Kamis, setelah sebuah pembicaraan di Konferensi Internasional IEEE tentang Rebooting Komputasi. "Kami percaya kami sangat dekat dengan itu."

Komputer kuantum sulit dipahami, sulit dibangun, sulit dioperasikan, dan sulit diprogram. Karena mereka hanya bekerja ketika didinginkan ke sebagian kecil derajat di atas nol mutlak. lebih dingin dari luar angkasa, anda tidak akan memiliki laptop kuantum dalam waktu dekat.

Tetapi menjalankannya di pusat data di mana pelanggan dapat memanfaatkannya dapat memberikan manfaat besar dengan mengatasi tantangan komputasi yang tidak bisa dihadapi oleh komputer klasik. Di antara contoh yang ditawarkan Svore adalah memecahkan masalah kimia seperti membuat pupuk lebih efisien, atau mengarahkan truk untuk mempercepat pengiriman dan memotong lalu lintas.

Qubit Yang Lebih Baik

Komputer klasik menyimpan data sebagai bit yang mewakili 0 atau 1. Qubit, bagaimanapun, dapat menyimpan kombinasi 0 dan 1 secara bersamaan melalui prinsip fisika kuantum aneh yang disebut superposition. Dan qubit dapat digabungkan bersama melalui fenomena lain yang disebut entanglement. Bersama-sama, fenomena ini harus memungkinkan komputer kuantum untuk mengeksplorasi sejumlah besar solusi yang mungkin untuk suatu masalah pada saat yang bersamaan.

Salah satu masalah komputasi kuantum dasar adalah bahwa qubit mudah terganggu. Itu sebabnya jantung komputer kuantum disimpan dalam wadah berpendingin seukuran drum 55 galon.

Krysta Svore, manajer umum pekerjaan perangkat lunak komputasi kuantum Microsoft

Bahkan dengan isolasi itu, meskipun, qubit individu hari ini hanya dapat melakukan pekerjaan yang berguna untuk sepersekian detik. Untuk mengimbanginya, perancang komputer kuantum merencanakan teknologi yang disebut koreksi kesalahan yang memadukan banyak qubit menjadi satu qubit efektif yang disebut logical qubit. Idenya adalah bahwa qubit logis dapat melakukan pekerjaan pemrosesan yang berguna ketika banyak qubit fisik yang tersesat.

Keuntungan utama qubit topologi Microsoft adalah lebih sedikit qubit fisik diperlukan untuk membuat satu qubit logis, kata Svore.

Secara khusus, ia berpikir satu qubit logis akan memerlukan 10 hingga 100 qubit fisik dengan qubit topologi Microsoft. Itu sebanding dengan sesuatu seperti 1.000 hingga 20.000 qubit fisik untuk pendekatan lain.

"Kami percaya bahwa overhead akan jauh lebih sedikit," katanya. Itu berarti komputer kuantum akan menjadi praktis dengan qubit yang jauh lebih sedikit.

Sebagai perbandingan, chip komputasi kuantum Sycamore Google menggunakan 53 qubit fisik. Untuk pekerjaan komputasi kuantum yang serius, para peneliti berharap untuk mencapai level qubit setidaknya satu juta.

Namun, satu kelemahan dari qubit topologi Microsoft adalah belum tersedia. Desain alternatif mungkin tidak berfungsi juga, tetapi mereka dalam pengujian dunia nyata saat ini.

Pupuk dan Truk Pengiriman

MIcrobe efisien "memperbaiki" nitrogen menjadi molekul yang berguna untuk pupuk, tetapi proses industri kami membutuhkan energi yang sangat besar. Komputer kuantum, dengan mensimulasikan fisika aktual yang mendasari interaksi molekuler, berpotensi menghasilkan katalis yang akan memberi daya pada proses pembuatan yang lebih baik.

"Jika kita menginginkan kinerja yang lebih baik untuk fiksasi nitrogen, kita dapat meniru perilaku mikroba ini," kata Svore. "Mikroba melakukan ini sepanjang waktu di tanah, tidak meminta suhu dan tekanan tinggi, tidak mengkonsumsi hingga 5% dari gas alam dunia."

Pekerjaan kimia komputasi itu adalah contoh umum di kalangan penggemar komputasi kuantum. Selain Microsoft dan Google, mereka termasuk IBM, Intel, Honeywell, IonQ dan Rigetti Computing.

Tetapi idenya kembali lebih jauh memang, kembali ke beberapa pemikiran paling awal tentang komputasi kuantum, dari fisikawan pemenang Hadiah Nobel Richard Feynman pada tahun 1981.

"Alam tidak klasik dan jika anda ingin membuat simulasi alam, sebaiknya membuatnya menjadi mekanika kuantum," katanya dalam pidatonya di MIT saat itu. Anda dapat memperkirakan alam dengan simulasi pada komputer klasik, tetapi Feynman menginginkan komputer kuantum yang menawarkan hal yang nyata, komputer yang akan melakukan persis sama dengan alam," kata Feynman.

Contoh lain dari kegunaan komputasi kuantum adalah optimisasi, sebuah gagasan luas yang mencakup segalanya mulai dari menyeimbangkan portofolio investasi hingga merutekan pesawat. Microsoft telah menunjukkan komputer kuantum dapat mempercepat perhitungan pengiriman paket yang dilakukan pada mesin klasik, kata Svore.

Dalam satu tes, pekerjaan yang didorong kuantum menghasilkan rute dengan 37% lebih sedikit mengemudi, katanya, dan membutuhkan lebih sedikit truk juga.

"Kami benar-benar mendapatkan jawaban yang lebih baik," kata Svore.

Algoritma Komputasi Kuantum Yang Lebih Baik

Microsoft juga berusaha meningkatkan aspek lain dari komputasi kuantum. Salah satunya adalah sistem kontrol, yang dalam komputer kuantum saat ini adalah geraman ratusan kabel, masing-masing kabel koaksial mahal yang digunakan untuk berkomunikasi dengan qubit.

Pada hari Senin di konferensi Ignite Microsoft, perusahaan juga memamerkan sistem kontrol komputer kuantum baru yang dikembangkan dengan University of Sydney yang menggunakan kabel lebih sedikit, turun dari 216 menjadi hanya tiga, kata Svore. "Kami pikir ini akan skala hingga puluhan ribu qubit dan seterusnya," katanya.

Dan Svore mendorong kemajuan pada perangkat lunak komputasi kuantum, juga, mendorong para profesor untuk memperkenalkan siswa mereka untuk belajar dan meningkatkan algoritma komputasi kuantum.

Dalam satu contoh dari manfaat itu, Microsoft menangani aspek dari masalah pemupukan nitrogen yang tidak dapat dipecahkan pada mesin klasik tetapi menemukan bahwa komputer kuantum masih membutuhkan waktu 30.000 tahun.

Itu lebih cepat daripada komputer klasik yang akan membutuhkan "masa hidup semesta", tetapi masih tidak praktis, katanya. Tetapi dengan peningkatan algoritma, Microsoft menemukan cara untuk mempersingkat menjadi hanya satu setengah hari.

"Algoritma baru dapat menjadi terobosan dalam cara memecahkan sesuatu," kata Svore. "Kita harus membuatnya lebih baik, kita perlu mengoptimalkannya, kita harus mendorong."
Sumber: Cnet

Baca: Linux Cryptojacker Keunggulan Versi Linux Terbaru