Terobosan Algoritma Quantum Echoes Tandai Babak Baru Supremasi Komputasi Kuantum

BERSAMA Google ia berhasil mengembangkan algoritma kuantum bernama Quantum Echoes yang disebut mampu mempercepat perhitungan ilmiah hingga 13.000 kali dibanding superkomputer konvensional.

Fisikawan yang baru saja meraih Hadiah Nobel Fisika 2025 itu kini menjadi bagian dari tim Google yang mengembangkan algoritma kuantum baru langkah besar yang dapat mengubah cara manusia menemukan obat, membangun material baru, hingga memahami dasar-dasar alam semesta. Terobosan menjadi tonggak baru dalam upaya mewujudkan komputer kuantum praktis yang berpotensi merevolusi riset obat, material, dan teknologi masa depan.

Michel H. Devoret adalah salah satu dari tiga fisikawan yang memenangkan Hadiah Nobel Fisika tahun ini untuk serangkaian eksperimen yang mereka lakukan lebih dari empat dekade lalu. Sebagai peneliti pasca doktoral di University of Ca­lifornia, Berkeley, pada pertengahan 1980-an, ia membantu menunjukkan bahwa sifat-sifat mekanika kuantum yang aneh dan kuat fisika alam subatomik juga dapat diamati dalam sirkuit listrik yang cukup besar untuk dilihat dengan mata telanjang.

Penemuan tersebut, yang membuka jalan bagi ponsel dan kabel serat optik, mungkin memiliki implikasi yang lebih besar di tahun-tahun mendatang seiring para peneliti membangun komputer kuantum yang bisa jadi jauh lebih canggih daripada sistem komputasi saat ini. Hal itu dapat mengarah pada penemuan obat-obatan dan vaksin baru, serta me­mecahkan teknik enkripsi yang menjaga rahasia dunia.

Dr. Devoret dan rekan-rekannya di laboratorium Google dekat Santa Barbara, California, mengatakan bahwa komputer kuantum mereka telah berhasil menjalankan algoritma baru yang mampu mempercepat kemajuan dalam ­penemuan obat, desain material bangun­an baru, dan bidang-bidang lainnya.

Dengan memanfaatkan kekuatan mekanika kuantum yang berlawanan dengan intuisi, mesin Google menjalankan algoritma ini 13.000 kali lebih cepat daripada superkomputer teratas yang mengeksekusi kode serupa dalam bidang fisika klasik, menurut sebuah makalah yang ditulis oleh para peneliti Google di jurnal ilmiah Nature.

“Di masa depan, ketika kita memiliki komputer kuantum yang l­ebih besar, kita akan mampu menjalankan kalkulasi yang mustahil dilakukan dengan algoritma klasik,” kata Dr. Devoret, yang bergabung dengan Google pada tahun 2023, seperti dikutip The New York Times.

Komputasi kuantum masih merupakan teknologi eksperimental. Namun, algoritma baru Google, Quantum Echoes, menunjukkan bahwa para ilmuwan dengan cepat meningkatkan teknik yang memungkinkan kompu­ter kuantum memecahkan masalah ilmiah yang belum pernah dapat dipecahkan oleh perangkat komputasi tradisional.

“Ini adalah kemajuan teknologi yang signifikan,” kata Prineha Narang, seorang profesor ilmu fisika dan teknik elektro dan komputer di University of California, Los Angeles. “Kita telah banyak mendengar tentang kemajuan perangkat keras di bidang ini, dan untuk sementara waktu, ­saya khawatir algoritmanya tidak akan mampu mengimbangi. Namun, mereka telah menunjukkan bahwa hal ini tidak terjadi,” ungkapnya.

Penelitian kuantum Google bersaing dengan raksasa teknologi lain seperti Microsoft dan IBM, berbagai perusahaan rintisan, universitas, dan upaya yang berkembang pesat di Tiongkok. Pemerintah Tiongkok telah mengalokasikan ­lebih dari 15,2 miliar dollar AS untuk penelitian seperti ini.

Di dalam komputer klasik se­perti laptop atau ponsel pintar, chip silikon menyimpan angka sebagai “bit” informasi. Setiap bit berisi angka 1 atau 0. Chip-chip tersebut kemudian melakukan kalkulasi dengan memanipulasi bit-bit ini menjumlahkannya, mengalikannya, dan seterusnya.

Sebaliknya, komputer kuantum me­la­kukan kalkulasi dengan cara yang bertentangan dengan akal sehat. Menurut hukum mekanika kuantum fisika benda-benda yang sangat kecil sebuah objek tunggal dapat berperilaku seperti dua objek terpisah pada saat yang bersamaan.

Dengan memanfaatkan fenomena ­aneh ini, para ilmuwan dapat memba­ngun bit kuantum, atau “qubit”, yang berisi kombinasi angka 1 dan 0 pada saat yang bersamaan. Ini berarti bahwa seiring bertambahnya jumlah qubit, kom­puter kuantum menjadi jauh lebih kuat secara eksponensial.

Bersama dua peneliti lain di Berkeley pada pertengahan 1980-an, John M. Martinis dan John Clarke, Dr. Devoret menunjukkan bahwa sifat-sifat mekanika kuantum yang berlawanan dengan intuisi tidak terbatas pada partikel subatom. Sifat-sifat tersebut juga muncul dalam rangkaian listrik yang dapat digunakan untuk membangun chip komputer.

“Kami menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa Anda dapat membangun atom dari rangkaian listrik,” kata Dr. Devoret. Penemuan ini meletakkan dasar bagi “qubit superkonduktor” yang digunakan Google, IBM, dan banyak perusahaan lain untuk menggerakkan komputer kuantum mereka. Hal ini melibatkan pendinginan logam tertentu hingga suhu yang sangat rendah sehingga menunjukkan perilaku aneh yang sama seperti partikel subatom.

Komputer kuantum saat ini masih membuat terlalu banyak kesalahan. Namun, berkat kemajuan terbaru dalam koreksi kesalahan sebuah cara untuk ­mengurangi kesalahan banyak ilmuwan kini yakin teknologi ini dapat memenuhi janjinya sekitar akhir dekade ini.

Google mengumumkan tahun lalu bahwa mereka telah membangun komputer kuantum yang hanya membutuhkan waktu kurang dari lima menit untuk melakukan perhitungan matematika yang sangat rumit dalam sebuah uji coba yang dirancang untuk mengukur kemajuan teknologi tersebut.

Salah satu superkomputer non-kuantum terkuat di dunia tidak akan mampu menyelesaikannya dalam 10 septi­liun tahun, jangka waktu yang melampaui usia alam semesta yang kita kenal hingga ­miliaran triliun tahun.

Momen “supremasi kuantum” ini menunjukkan bahwa teknologi tersebut mulai melampaui kemampuan komputer klasik. Namun, perhitungan yang dilakukan oleh mesin Google, yang berbasis pada chip bernama Willow, tidak memiliki kegunaan praktis.

Google dan banyak pesaingnya masih berupaya mencapai momen di mana komputer kuantum dapat melampaui apa yang mungkin dilakukan oleh komputer klasik karena ia melakukan tugas-tugas penting di bidang-bidang seperti kimia dan kecerdasan buatan.

“Agar potensi komputer kuantum dapat terwujud, kita perlu menghasil­kan obat baru yang hanya kita ketahui berkat komputer kuantum,” kata Dr Narang dari U.C.L.A. “Dengan begitu, kita dapat mengatakan bahwa semua investasi itu sepadan,” ungkap Dr Narang. hay