Para ilmuwan mengatakan mereka telah memecahkan masalah yang telah berlangsung selama satu dekade yang dapat membawa konsep “hard drive kuantum” lebih dekat dengan kenyataan.
Solusinya melibatkan pengembangan sistem koreksi kesalahan jenis baru untuk menstabilkan qubit — komponen dasar dari informasi kuantum — melawan campur tangan, mengatasi hambatan besar yang dihadapi dalam pengembangan praktik komputer kuantum.
Jika berhasil ditingkatkan, teknik ini dapat membuka jalan bagi sistem memori kuantum yang sangat efisien yang mampu menyimpan data kuantum dalam jumlah besar, kata para peneliti dalam studi baru yang diterbitkan pada 4 November di jurnal tersebut. Komunikasi Alam.
“Kemajuan ini sangat penting untuk pengembangan komputer kuantum yang dapat diskalakan, karena memungkinkan konstruksi sistem memori kuantum yang lebih kompak,” kata para peneliti di sebuah pernyataan. “Dengan mengurangi overhead fisik qubit, temuan ini membuka jalan bagi penciptaan ‘hard drive kuantum’ yang lebih kompak: sistem memori kuantum efisien yang mampu menyimpan informasi kuantum dalam jumlah besar dengan andal.”
Terkait: Akankah suatu hari kita memiliki laptop kuantum?
Salah satu tantangan terbesar dalam komputasi kuantum terletak pada pengelolaan kesalahan yang mengganggu perhitungan.
Komputer kuantum didasarkan pada qubit, unit kecil informasi kuantum yang mirip dengan bit pada komputer klasik, yang sangat sensitif terhadap gangguan lingkungan seperti perubahan suhu dan interferensi elektromagnetik. Bahkan gangguan kecil pada keadaan kuantum qubit yang rumit dapat menyebabkan hilangnya data dan kesalahan dalam sistem kuantum.
Selama bertahun-tahun, para peneliti telah mencari cara untuk menjaga qubit ini dan data kuantum yang dikandungnya tetap stabil. Koreksi kesalahan dalam sistem kuantum biasanya dicapai dengan menyusun qubit ke dalam struktur kisi yang mengikuti “kode” topologi. Tujuannya adalah untuk memenangkan “perlombaan senjata” dengan menggunakan sesedikit mungkin qubit fisik untuk mengelola kesalahan yang muncul, jelas para peneliti.
Namun, metode koreksi kesalahan 3D saat ini hanya dapat menangani kesalahan sepanjang satu baris qubit, sehingga membatasi jumlah kesalahan yang dapat ditangani seiring pertumbuhan sistem. Para peneliti mengatasi masalah ini dengan mengembangkan arsitektur koreksi kesalahan yang menggunakan jaringan qubit 3D yang diatur oleh kode topologi yang memungkinkan kesalahan diperbaiki pada permukaan dua dimensi dalam struktur 3D, bukan hanya dalam satu dimensi.
Struktur ini dapat menangani lebih banyak kesalahan seiring pertumbuhan sistem, memperbaikinya pada permukaan dua dimensi yang lebih luas dalam jaringan 3D, sehingga memungkinkan skala lebih efisien, kata para peneliti.
“Masih ada hambatan penting yang harus diatasi dalam pengembangan komputer kuantum universal. Salah satu hambatan terbesarnya adalah kita perlu menggunakan sebagian besar qubit (saklar kuantum di jantung mesin) untuk menekan kesalahan yang muncul sebagai hal yang wajar. teknologi dalam”, penulis utama Dominikus Williamsonkata peneliti di Nano Institute dan School of Physics di University of Sydney dalam pernyataannya.
“Arsitektur kuantum yang kami usulkan akan memerlukan lebih sedikit qubit untuk menekan lebih banyak kesalahan, sehingga memberikan lebih banyak ruang untuk pemrosesan kuantum yang berguna.”
Profesor Stephen Bartlettahli teori kuantum dan direktur Institut Nano di Universitas Sydney, menambahkan dalam pernyataannya: “Kemajuan ini dapat membantu mengubah cara komputer kuantum dibangun dan dioperasikan, menjadikannya lebih mudah diakses dan praktis untuk berbagai aplikasi, mulai dari kriptografi hingga simulasi kompleks sistem kuantum banyak benda.
