Komputer kuantum baru saja menjadi lebih pintar dengan koreksi kesalahan kode ganda
Tim fisikawan telah memperkenalkan metode koreksi kesalahan yang inovatif untuk komputer kuantum, memungkinkan mereka untuk mengganti kode koreksi kesalahan secara langsung untuk mengelola perhitungan yang kompleks secara lebih efektif dan dengan kesalahan yang lebih sedikit.
Koreksi kesalahan dalam komputasi kuantum
Komputer dapat membuat kesalahan, tetapi dalam sistem klasik, kesalahan ini biasanya terdeteksi dan diperbaiki menggunakan berbagai metode teknis. Namun, komputer kuantum menghadapi tantangan unik – keadaan kuantum tidak dapat disalin. Keterbatasan ini berarti bahwa kesalahan tidak dapat diidentifikasi dengan membandingkan beberapa salinan yang disimpan, seperti yang dilakukan dalam komputasi klasik.
Untuk mengatasi hal ini, fisikawan kuantum telah menarik inspirasi dari teknik koreksi kesalahan klasik dan mengembangkan pendekatan yang berbeda. Dalam sistem kuantum, informasi tersebar di beberapa bit kuantum terjerat (qubit), menciptakan redundansi untuk membantu mendeteksi dan memperbaiki kesalahan. Proses ini dipandu oleh kerangka kerja spesifik yang dikenal sebagai kode koreksi kesalahan kuantum.
Pada tahun 2022, sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Thomas Monz dari University of Innsbruck dan Markus Müller dari RWTH Aachen dan Peter Grünberg Institute di Forschungszentrum Jülich berhasil menerapkan serangkaian operasi universal pada bit kuantum toleran kesalahan. Prestasi mereka menunjukkan bagaimana algoritma kuantum dapat dirancang untuk memperbaiki kesalahan secara efisien selama perhitungan.
Terlepas dari kemajuan ini, menerapkan koreksi kesalahan kuantum bukan tanpa tantangan. Teorema mendasar di Komputasi kuantum menyatakan bahwa tidak ada kode koreksi tunggal yang dapat melakukan semua operasi gerbang yang diperlukan untuk perhitungan sepenuhnya yang dapat diprogram dengan cara yang terlindungi kesalahan dan efisien.
Inovasi dalam kode kuantum
Untuk menghindari kesulitan ini, Kelompok Penelitian Markus Müller telah menetapkan metode yang memungkinkan komputer kuantum untuk beralih bolak-balik antara dua kode koreksi dengan cara yang toleran terhadap kesalahan.
“Dengan cara ini, komputer kuantum dapat beralih ke kode kedua setiap kali gerbang logika yang sulit direalisasikan muncul dalam kode pertama. Ini membuatnya lebih mudah untuk mengimplementasikan semua gerbang yang diperlukan untuk komputasi, ”jelas Friederike Butt, seorang mahasiswa doktoral dalam kelompok penelitian Markus Müller.
Dia mengembangkan sirkuit kuantum yang menjadi dasar percobaan dan mengimplementasikannya dalam kolaborasi erat dengan kelompok penelitian Thomas Monz di Innsbruck.
“Bersama -sama, kami telah berhasil untuk pertama kalinya dalam mewujudkan serangkaian gerbang kuantum universal pada komputer kuantum perangkap ion menggunakan dua kode koreksi kesalahan kuantum gabungan,” kata siswa PhD, Ivan Pogorelov dari kelompok penelitian Innsbruck.
“Hasil ini didasarkan pada bertahun -tahun kolaborasi yang baik dengan tim Markus Müller,” kata Thomas Monz, yang mengenal fisikawan teoretis dari studi doktoralnya di University of Innsbruck.
Temuan penelitian ini diterbitkan dalam jurnal Fisika Alam.
Referensi: “Peralihan kode toleran kesalahan eksperimental” oleh Ivan Pogorelov, Friederike Butt, Lukas postler, Christian D. Marciniak, Philipp Schindler, Markus Müller dan Thomas Monz, 24 Januari 2025, Fisika Alam.
Doi: 10.1038/s41567-024-02727-2
Penelitian ini didukung secara finansial antara lain oleh Dana Sains Austria FWF, Badan Promosi Penelitian Austria FFG, DFG Jerman, Pemerintah Negara Bagian Bavaria, Uni Eropa dan Federasi Industri Austria Tyrol.
