- Qubit, unit dasar komputer kuantum, sangat sensitif sehingga kesalahan dapat terjadi bahkan akibat gangguan eksternal yang sangat kecil
- Koreksi kesalahan kuantum (QEC) menggabungkan banyak qubit fisik yang sensitif untuk menciptakan qubit logis yang lebih stabil dan memperbaiki kesalahan
- Tujuan utama QEC adalah memastikan bahwa ketika tingkat kesalahan qubit fisik berada di bawah ambang batas, penambahan lebih banyak qubit justru mengurangi kesalahan
Pencapaian utama Google: mencapai tingkat kesalahan di bawah ambang batas
- Google berhasil mengurangi kesalahan secara eksponensial dengan menggunakan jenis QEC tertentu, yaitu surface codes
- Dengan meningkatkan code distance dari 5 menjadi 7 qubit, tingkat kesalahan logis menurun 2,14 kali lipat
- Hasil eksperimen menunjukkan bahwa qubit logis bertahan dua kali lebih lama dibanding qubit fisik
- Ini merupakan kasus pertama yang membuktikan bahwa qubit logis memiliki performa lebih unggul daripada qubit fisik, sekaligus meletakkan fondasi penting bagi komputer kuantum yang dapat diskalakan
Inovasi Google dari sudut pandang rekayasa kontrol
1. Sinkronisasi real-time
- Semua siklus koreksi kesalahan harus diselesaikan dalam 1.1µs, yang menuntut sinkronisasi sempurna antar-qubit
- Kesalahan timing sinyal sekecil apa pun dapat menyebabkan akumulasi kesalahan dan kegagalan komputasi
2. Decoding real-time
- Decoding adalah proses menganalisis data pengukuran untuk mengidentifikasi lokasi dan jenis kesalahan
- Google memproses lebih dari 1 juta siklus koreksi kesalahan dengan latensi 63µs
- Jika decoder lambat, kesalahan akan menumpuk, sehingga decoding real-time menjadi sangat penting
3. Operasi gate fidelitas tinggi
- Google mencapai tingkat kesalahan gate qubit tunggal di bawah 0,1% dan tingkat kesalahan gate CZ dua qubit sebesar 0,3%, sehingga kestabilan qubit logis dapat dipastikan
- Kesalahan gate dapat menyebarkan kesalahan ke seluruh sistem, sehingga akurasi menjadi sangat penting
Pentingnya decoding real-time
- Riset Google menunjukkan betapa pentingnya latensi dan throughput decoder terhadap performa QEC
- Decoding dapat dilakukan dengan cepat dan akurat pada perangkat keras seperti FPGA, sementara GPU menawarkan kemampuan komputasi yang lebih tinggi
- Platform DGX Quantum yang lahir dari kolaborasi NVIDIA dan Quantum Machines mendukung pekerjaan QEC dengan latensi perjalanan data pulang-pergi di bawah 4µs
Tantangan dan prospek ke depan
Implikasi dari Google
- Google menunjukkan bahwa qubit logis dapat melampaui qubit fisik, sehingga membuka jalan menuju komputasi kuantum toleran-kesalahan (fault tolerance)
- Dengan membuktikan bahwa tingkat kesalahan logis menurun secara eksponensial, riset ini menunjukkan potensi untuk menjalankan komputasi kuantum yang kompleks
Agenda riset berikutnya
- Peningkatan kecepatan decoder dan kalibrasi otomatis
- Pengembangan strategi mitigasi kesalahan yang lebih cepat
- Perancangan sistem kontrol terintegrasi antara tugas kuantum dan klasik
- Diperlukan sistem yang melengkapi loop umpan balik real-time agar kesalahan dapat diperbaiki sebelum terakumulasi
2 komentar
AlphaQubit - Mengidentifikasi kesalahan pada komputer kuantum dengan memanfaatkan AI
Komentar Hacker News
Pada komputer klasik, memori tahan kesalahan dicapai dengan menggunakan teknik koreksi kesalahan, bukan dengan menduplikasi bit untuk mendeteksi dan memperbaiki kesalahan
Situs web dirancang agar saat menyesuaikan pengaturan pembesaran browser, semuanya selain isi utama bisa diperbesar
Makalah yang disebutkan dipublikasikan pada 27 Agustus 2024
Menantikan kemajuan komputasi kuantum, tetapi tidak menganggapnya sebagai terobosan nyata sampai bisa memfaktorkan hasil kali bilangan prima menjadi lebih dari beberapa bit
Tidak begitu paham hasil apa yang dibawa oleh setiap kemajuan dalam komputasi kuantum, tetapi ada risiko bahwa suatu hari semua kunci keamanan dan algoritme kriptografi harus diubah
Bertanya-tanya apakah ada yang memahami seberapa dekat pencapaian ini dengan komputer kuantum yang praktis
Tidak terasa seperti terobosan