Pengumuman Chip Kuantum Willow dari Google dan Maknanya

 (scottaaronson.blog)
3 poin oleh GN⁺ 2024-12-11 | 1 komentar | Bagikan ke WhatsApp
  • Google Quantum Group mengumumkan chip superkonduktor 105 qubit Willow bertepatan dengan Q2B, sekaligus mempresentasikan qubit koreksi galat berbasis surface code dan eksperimen Random Circuit Sampling yang lebih besar
  • Capaian ilmiah terbesarnya adalah bahwa semakin besar ukuran surface code dari 3×3→5×5→7×7, semakin panjang umur qubit logis yang dienkode; ini dapat dilihat sebagai hasil yang melewati ambang penting dalam koreksi galat kuantum
  • Namun, qubit toleran-galat “sejati” yang dimaksud Google membutuhkan gate 2-qubit toleran-galat dengan galat sekitar 10^-6, dan eksperimen kali ini masih terbatas pada pembuatan satu qubit yang dienkode
  • Eksperimen Random Circuit Sampling baru ini berskala 105 qubit·40 lapis gate, dan berdasarkan algoritme simulasi terbaik yang diketahui saat ini serta superkomputer exascale, simulasi klasiknya akan memakan sekitar 300 juta tahun, atau sekitar 10^25 tahun jika terkendala memori
  • Karena alasan yang sama, hasilnya juga sulit diverifikasi langsung dengan komputer klasik, sehingga kekuatan eksperimen ini bergantung pada verifikasi tidak langsung yang mengekstrapolasi hasil dari sirkuit yang lebih kecil ke sirkuit besar

Pengumuman Willow dan kemajuan sejak 2019

  • Google Quantum Group secara resmi mengumumkan chip superkonduktor 105 qubit Willow baru
    • Pengumuman ini mencakup demonstrasi qubit surface code yang telah dikoreksi galat
    • Eksperimen quantum supremacy yang lebih besar berbasis Random Circuit Sampling juga diumumkan bersamaan
  • Kemajuan teknologi kali ini pada dasarnya adalah capaian yang sama dengan preprint terkait toleransi galat yang dipublikasikan Google di arXiv pada Agustus 2024
    • Perbedaannya adalah kini ada nama chip resmi Willow, makalah Nature, detail tambahan, dan promosi besar-besaran
  • Sejak pengumuman quantum supremacy awal Google pada 2019, jumlah qubit pada chip kira-kira berlipat dua dan waktu koherensi qubit menjadi 5 kali lebih panjang
    • Fidelitas gate 2-qubit berada di kisaran sekitar 99,7% untuk gate controlled-Z dan sekitar 99,85% untuk gate iswap
    • Pada 2019, angkanya sekitar 99,5%

Ambang yang dilewati dalam koreksi galat

  • Hasil yang paling penting secara ilmiah adalah bahwa semakin besar ukuran surface code, semakin lama qubit logis yang dienkode dapat dipertahankan
    • Ukuran kodenya meningkat menjadi 3×3, 5×5, 7×7
    • Alih-alih sistem yang lebih besar menjadi lebih tidak stabil, struktur koreksi galat benar-benar bekerja ke arah memperpanjang umur
  • Ini ditafsirkan sebagai contoh yang melewati ambang penting dalam toleransi galat kuantum
    • Ini adalah salah satu syarat menuju komputasi kuantum yang dapat diskalakan, yang mampu mempertahankan dan mengoperasikan qubit logis dalam waktu lama
  • Menurut Sergio Boixo dari Google, agar Google menganggapnya sebagai qubit toleran-galat “sejati”, dibutuhkan gate 2-qubit toleran-galat dengan galat sekitar 10^-6
    • Ini setara dengan melakukan sekitar satu juta operasi toleran-galat sebelum terjadi satu galat
    • Eksperimen kali ini membuat satu qubit yang dienkode, dan tidak mencoba operasi pengodean atau operasi antar beberapa qubit yang dienkode

Skala eksperimen Random Circuit Sampling

  • Google juga mengumumkan eksperimen quantum supremacy baru berbasis Random Circuit Sampling pada Willow
    • Eksperimen ini menggunakan 40 lapis gate pada chip 105 qubit
  • Biaya simulasi klasik yang dihitung Google didasarkan pada algoritme terbaik yang diketahui saat ini dan superkomputer exascale
    • Jika memori bukan masalah, sekitar 300 juta tahun
    • Jika memori menjadi masalah, sekitar 10^25 tahun
    • Sebagai perbandingan, waktu yang berlalu sejak Big Bang sekitar 10^10 tahun
  • Angka-angka ini tampak masuk akal berdasarkan algoritme simulasi yang diketahui saat ini
    • Masih ada kemungkinan ditemukannya metode simulasi klasik yang lebih baik
    • Pada saat yang sama, eksperimennya sendiri juga dapat meningkat dengan cepat

Quantum supremacy yang sulit diverifikasi langsung

  • Poin kehati-hatian terbesar adalah bahwa verifikasi langsung atas hasil Random Circuit Sampling sangat sulit secara klasik karena alasan yang sama
    • Jika komputer klasik membutuhkan sekitar 10^25 tahun untuk mensimulasikan komputasi kuantum, menghitung langsung skor Linear Cross-Entropy dari output untuk memverifikasinya juga dapat memakan sekitar 10^25 tahun
  • Karena itu, eksperimen quantum supremacy baru Willow mengandalkan verifikasi tidak langsung
    • Hasilnya diverifikasi pada sirkuit yang lebih kecil yang masih dapat diperiksa komputer klasik
    • Hasil tersebut kemudian diekstrapolasi ke sirkuit yang lebih besar
  • Tidak ada alasan untuk mencurigai ekstrapolasi seperti ini, tetapi kasus ini menunjukkan mengapa eksperimen quantum supremacy jangka dekat yang dapat diverifikasi secara efisien diperlukan
    • Penilaiannya adalah bahwa kita sudah masuk cukup jauh ke wilayah yang sulit diverifikasi langsung

Perdebatan interpretasi banyak-dunia dan batas eksperimen ini

  • Pemimpin Google Quantum AI Hartmut Neven menyebut argumen David Deutsch dari 1990-an bahwa komputer kuantum membuat kita menerima realitas banyak-dunia ala Everett
  • Eksperimen Willow tidak menambahkan hal baru pada perdebatan lama ini
    • Ini adalah contoh lain yang mengonfirmasi prediksi mekanika kuantum
    • Apa arti prediksi itu bagi pemahaman kita tentang realitas adalah persoalan yang terus diperdebatkan sejak 1920-an

Lanskap persaingan antar platform qubit

  • Willow adalah hasil yang positif bagi Google dan pendekatan qubit superkonduktor
    • Dalam beberapa tahun terakhir, pendekatan trapped-ion dan neutral-atom tampak menunjukkan capaian yang lebih maju, dengan Quantinuum dan QuEra mencatat hasil yang mengesankan
  • Para pesaing juga perlu menunjukkan hasil bahwa semakin besar ukuran kode, semakin baik umur qubit logis
    • Lebih jauh lagi, mereka harus membuktikan operasi qubit logis yang melewati ambang tanpa postselection
  • Qubit trapped-ion dapat dipindahkan, dan fidelitas gate 2-qubit tampaknya lebih unggul dibanding pendekatan superkonduktor
  • Qubit superkonduktor memiliki keunggulan bahwa gate-nya sekitar 1000 kali lebih cepat
    • Ini memungkinkan eksperimen yang membutuhkan pengumpulan jutaan sampel

Skeptisisme dan respons eksternal

  • Skeptis komputasi kuantum Gil Kalai berpendapat bahwa klaim luar biasa dari Google Quantum AI harus diperlakukan dengan hati-hati, dan mungkin ada kesalahan metodologis
    • Sebagian besar tulisannya berfokus pada analisis ulang data eksperimen quantum supremacy Google tahun 2019
  • Ada sanggahan bahwa eksperimen 2019 tersebut telah disusul oleh hasil baru Google dan hasil Random Circuit Sampling dari lembaga lain
    • IBM, Quantinuum, QuEra, dan USTC juga melaporkan eksperimen Random Circuit Sampling dengan hasil baik
  • Respons Sabine Hossenfelder dinilai tidak terlalu berbeda dalam fakta sebenarnya, tetapi lebih bernada framing yang jauh lebih negatif
    • Posisinya adalah bahwa karena sudah lama menangani non-capaian komputasi kuantum yang disajikan secara berlebihan atau tidak jujur, hasil kali ini yang menunjukkan milestone nyata tanpa klaim palsu yang jelas dipandang secara positif

Bacaan terkait

1 komentar

 
GN⁺ 2024-12-11
Pendapat di Hacker News

  • Membaca tulisan ini membuat saya merasa sangat kecil. Pekerjaan sebagai software engineer yang memakai API dan sekadar memperbarui baris database terasa konyol dan kekanak-kanakan dibandingkan apa yang baru saja saya baca
    Sulit membayangkan kenapa saya harus berusaha memahami ini, dan rasanya benar-benar tak terjangkau. Yang bisa menyentuh mesin seperti ini hanyalah segelintir kecil elite

    • Sekadar untuk bersenang-senang, mungkin bisa dicoba melihat sejauh mana Anda bisa melangkah. Bagi orang berusia 45 tahun dengan obesitas morbid, menjadi sehat mungkin tampak mustahil, tetapi jika ekspektasi diturunkan secara realistis dan dipecah menjadi rutinitas yang sanggup dijalani, pada akhirnya ia akan sampai ke suatu titik
      Cari makalah, tutupi banyak kekosongan pengetahuan, dan investasikan beberapa tahun waktu luang; enam bulan dari sekarang Anda akan enam bulan lebih dekat daripada hari ini. Entah ada alasannya atau tidak, ini sesuatu yang layak dicoba dengan rasa ingin tahu. Perlu diingat juga, jika seseorang mendedikasikan hidupnya pada satu hal, secara alami ia tidak bisa mendedikasikan hidupnya pada hal-hal lain. Ada juga hal-hal yang mungkin lebih Anda kuasai, seperti mendaki gunung, membuat piza, atau memberi jawaban jenaka dalam situasi sosial
    • Mirip, tapi sedikit berbeda. Saya merasa terlalu jauh dari bidang rekayasa tingkat tinggi seperti kuantum, fusi nuklir, LHC, astronomi, dan AI, jadi saya hanya membaca sepintas, minum kopi, mengangkat alis sambil berkata “menarik,” lalu kembali ke rutinitas
      Lalu saya berpikir apa yang seharusnya saya kerjakan di perusahaan, dan ingat, oh ya, mengimplementasikan komponen seperti yang terus saya lakukan selama kira-kira 10 tahun terakhir. Masalahnya, tanpa meninggalkan zona nyaman berupa pekerjaan yang dibayar baik dan masih bisa dilakukan, sulit juga untuk menempuh jalan agar terlihat sebagai ahli di suatu bidang atau memikul tanggung jawab. Di titik ini sindrom impostor dan penghindaran tanggung jawab muncul, dan saya benar-benar butuh liburan
    • Saya juga persis merasa begitu saat membaca pengumuman resmi Willow kemarin
      Saya menghabiskan kemarin sore dan pagi ini untuk belajar sebanyak yang bisa, dan sekarang setidaknya saya punya pemahaman yang sangat dangkal tentang koherensi kuantum, superposisi, dan hubungan fase. Jadi, ini bisa dilakukan. Sekarang saya harus belajar aljabar linear dulu, saya pergi sebentar
    • Kita semua kecil di semua bidang yang bukan keahlian kita, dan bidang itu hampir mencakup semuanya. Selama 50 tahun terakhir, bidang komputer telah berkembang luar biasa besar hingga mencakup banyak sekali spesialisasi, dan bahkan di dalamnya pun mustahil mengetahui semuanya secara ahli
      Jika ingin menggali komputasi kuantum lebih dalam, saya sangat merekomendasikan buku Scott Aaronson, “Quantum Computing since Democritus”. Meskipun punya latar belakang fisika dan matematika, gaya tulisannya hidup dan imersif, serta merangkum ulang hal-hal yang sudah diketahui dengan cara yang unik dan padat. Misalnya penjelasannya tentang argumen diagonal Cantor, atau klaim bahwa mekanika kuantum adalah konsekuensi alami dari kenyataan adanya “probabilitas negatif”, merupakan wawasan bagus yang secara pribadi juga sering saya pakai
      Memahami batas-batas komputasi kuantum juga berguna. Pada akhirnya, yang mungkin kita lihat adalah semacam QaaS API yang, misalnya, memungkinkan pemfaktoran bilangan besar. Tanpa mengetahui algoritma Shor atau detail implementasinya, kita akan mendapat jawaban secara eksponensial lebih cepat daripada metode klasik. Saya tidak mengharapkan komputer kuantum desktop, bahasa khusus, atau software pengguna umum yang berjalan di atasnya. Tentu saja suatu hari nanti seseorang akan menjalankan Doom di atasnya, tetapi itu masih puluhan tahun lagi
      https://www.alibris.com/booksearch?mtype=B&keyword=quantum+c...
    • Ada juga beberapa titik awal yang bagus. Meski begitu, saya hanya memahami sangat sedikit dari materi di sana
      https://podcast.clearerthinking.org/episode/208/scott-aarons...
      https://quantum.country

  • Masalah yang diselesaikan katanya akan memakan waktu sekitar 10^24 tahun dengan komputer konvensional, tetapi itu masalah yang tidak dipedulikan siapa pun selain peneliti kuantum
    Akan bagus jika mereka mencoba memecahkan masalah yang juga menarik bagi orang selain peneliti kuantum. Misalnya travelling salesman problem n=10, atau pemfaktoran bilangan 10 digit. Sampai saat itu, komputer kuantum berada dalam kategori yang sama dengan fusi komersial. Banyak sekali “terobosan”, tetapi hasilnya 0
    Perbandingan dengan riset kanker menunjukkan perbedaannya dengan baik. Pengumuman tahunan seperti “terobosan yang mungkin menyembuhkan kanker!” hampir menghilang, dan sebagai gantinya ada kemajuan yang stabil dan nyata

    • Daripada mengatakan “tidak ada yang peduli pada masalah itu kecuali peneliti kuantum”, pertanyaan yang lebih baik mungkin adalah mengapa kita semua tidak tertarik pada hal yang sama. Jika pada 2014 kita sibuk mempertanyakan mengapa peneliti jaringan saraf tertarik pada masalah tertentu, entah di mana posisi kita sekarang
      Keyakinan dan visi benar-benar merupakan hal yang spiritual juga dalam teknologi
    • Google juga mengatakan bahwa langkah berikutnya adalah menemukan masalah penerapan di dunia nyata. https://blog.google/technology/research/google-willow-quantu...
      “Tantangan berikutnya bagi bidang ini adalah menunjukkan komputasi ‘berguna dan melampaui batas klasik’ pertama pada chip kuantum masa kini yang relevan dengan aplikasi nyata”
    • Ini sama sekali tidak akan relevan untuk memecahkan travelling salesman problem
      Yang lebih penting, jalur eksperimen ini dimaksudkan untuk membantah gagasan bahwa akan ada fenomena fisika tak terduga yang mematahkan penskalaan komputasi. Tidak ada orang tepercaya yang mengklaim eksperimen saat ini berguna untuk sesuatu yang praktis
    • Yang lebih penting lagi, jawabannya sebenarnya belum diverifikasi dengan cara apa pun. Bisa saja salah
      Dari sudut pandang orang yang benar-benar awam, saya tidak mengerti mengapa tonggak ini bukan berupa masalah yang sulit secara klasik tetapi mudah diverifikasi. Ini terasa makin aneh karena selama ini saya sering mendengar bahwa komputasi kuantum akan dengan sangat mudah memecahkan sandi yang tidak bisa ditembus komputer biasa
    • Masalah yang dihadapi maskapai yang tidak memakai model hub-and-spoke mungkin merupakan pasar yang bagus untuk komputasi kuantum. Saya bisa saja sepenuhnya keliru, tetapi ada begitu banyak variabel, permutasi, dan opsi yang harus dipertimbangkan

  • Argumen yang mendukung interpretasi banyak-dunia ala Everett, yaitu klaim “kalau komputasinya tidak dialihdayakan ke semesta paralel, lalu terjadi di mana?”, tampak tidak logis
    Semesta paralel itu juga menjalankan komputasi yang sama secara bersamaan, jadi bukankah mereka juga “mengalihdayakan” sebagian komputasi mereka kepada kita? Kalau begitu ini zero-sum, dan saya tidak mengerti bagaimana bisa muncul peningkatan kinerja di keseluruhan semua semesta

    • Interpretasi banyak-dunia tidak bekerja seperti itu. Jumlah semesta tidak tetap, dan sebenarnya tidak ada semesta atau garis waktu yang terpisah jelas. Upaya untuk menghitungnya mirip dengan mengukur panjang garis pantai; jika diperbesar cukup jauh, semuanya saling bercampur
      Saat menjalankan komputer kuantum, “garis waktu baru” tercipta. Tentu atom biasa yang diam saja pun mungkin melakukan hal serupa, dan bagian sulit pada komputer kuantum adalah membuat percabangan itu bersifat sementara
      Jadi komputer kuantum terpecah menjadi berbagai versi dirinya sendiri, menjalankan sebagian komputasi di tiap versi, lalu menggabungkan hasilnya. Ini bukan MapReduce, dan cara penggabungannya dibatasi ketat serta semuanya terasa aneh dari sudut pandang klasik
      Ini bisa dijadikan dasar untuk membela interpretasi banyak-dunia. Sebab komputasi yang digabungkan itu bagaimanapun harus terjadi di suatu tempat. Semakin besar dan semakin lama komputasinya berlangsung, semakin tidak cocok dengan interpretasi Kopenhagen. Secara ketat, ini tidak bertentangan dengan teori gelombang pilot, tetapi teori gelombang pilot pada dasarnya menambahkan deklarasi pada interpretasi banyak-dunia: “lihat garis waktu ini? Ini yang nyata, sisanya palsu. Ya, semua komputasi yang diperlukan untuk mewujudkan semuanya tetap terjadi, hanya saja mereka tidak punya sifat ‘realitas’”
      Namun dengan begitu teori gelombang pilot tidak cocok dengan komputasionalisme, dan karenanya juga tidak cocok dengan konsep seperti mind uploading. Tentu saja orang bisa saja menerima kesimpulan itu
    • Pernyataan “kalau komputasinya tidak dialihdayakan ke semesta paralel, lalu terjadi di mana?” terdengar sempit bagi saya sebagai orang awam generalis CS. Rasanya bias terhadap cara komputasi yang kita rancang secara fisik dan formalkan secara matematis
      Saya tidak menentang multisemesta itu sendiri, tetapi jika harus memilih antara “komputasi ala Turing terjadi dan untuk itu dibutuhkan semesta paralel” dan “sesuatu yang berlawanan dengan intuisi serta belum cukup dipahami terjadi di semesta tempat kita hidup”, saya akan bertaruh pada yang terakhir
    • Jika menekankan satu kalimat dari tulisan itu, eksperimen ini tidak menambahkan hal baru pada perdebatan lama “interpretasi banyak-dunia versus interpretasi lain”. Interpretasi yang sama mungkinnya, dan mungkin lebih sederhana secara konseptual, adalah bahwa qubit untuk sementara berada dalam keadaan superposisi dari banyak bitstring, beberapa operasi dilakukan, lalu pengukuran meruntuhkan superposisi ini menjadi satu bitstring yang pasti. Multisemesta tidak diperlukan
    • Agar ini bekerja, cukup rancang sistem yang membuat mayoritas besar semesta memberikan jawaban yang benar
      Setidaknya dimulai dengan satu semesta untuk tiap kemungkinan sehingga semua jalur kode dihitung. Lalu tambahkan mekanisme yang menciptakan jauh lebih banyak semesta ketika hasil yang benar muncul. Maka untuk tiap hasil salah ada 1 semesta, sedangkan hanya untuk hasil benar ada 2^300 semesta. Jika ini dijalankan, dengan probabilitas 99,99999% kita akan mendapatkan hasil yang benar
      Saya tidak bermaksud membela interpretasi ini, tetapi dari sudut pandang banyak-dunia, mudah terlihat bagaimana hal seperti ini mungkin. Pada dasarnya koreksi galat menjadi mekanisme untuk menciptakan lebih banyak semesta dengan jawaban benar daripada jawaban salah, dan begitulah keseluruhannya bekerja. Memikirkan koreksi galat kuantum seperti ini cukup masuk akal. Sebab itu adalah mekanisme yang membuat jawaban benar yang benar-benar teramati menjadi lebih disukai, dan dalam banyak-dunia artinya menciptakan lebih banyak semesta dengan jawaban benar
    • Hasilnya sama di semua semesta. Ada nuansa MapReduce semacam sebar-lalu-kumpulkan. Tiap semesta menghitung sebagian masalah, lalu semua hasilnya dijumlahkan untuk mendapatkan hasil akhir, dan hasil itu ada di semua semesta
      Logika ini meyakinkan bagi saya. Namun saya memang sudah percaya pada kesimpulannya, jadi tentu ada bias

  • Saya tidak mengerti bagian “karena alasan yang persis sama dengan bahwa komputer klasik akan membutuhkan sekitar 10^25 tahun untuk menyimulasikan komputasi kuantum ini, komputer klasik juga akan membutuhkan sekitar 10^25 tahun untuk memverifikasi langsung hasil komputer kuantum”
    Bukankah ada banyak masalah yang lama untuk dipecahkan tetapi sepele untuk diverifikasi? Misalnya faktorisasi sebuah bilangan sangat besar yang merupakan hasil perkalian beberapa bilangan prima yang sangat besar. Mungkin bukan skala 10^25 tahun, tetapi tetap saja, bukan?

    • Komputasi ini, kalau dijelaskan dengan sangat kasar sambil melambaikan tangan, lebih mirip menginisialisasi keadaan acak, dan sudah diketahui bahwa komputer klasik tidak bisa menghitung dalam waktu yang masuk akal apakah keadaan ini diinisialisasi secara acak
      Alasan ini menjebak banyak orang adalah karena terdengar seperti “membuktikan P≠NP”. Kunci untuk memahaminya adalah A) tetap berpegang pada kata ini dalam “komputasi ini”, dan B) mengingat bahwa faktorisasi prima adalah aplikasi komputasi kuantum yang masuk akal
      Jika tampak bertentangan dengan B, penyelesaiannya rapi: “benar, tetapi komputer kuantum belum cukup besar untuk melakukan faktorisasi prima”
      Seperti yang disinggung agak tidak langsung dalam artikel, jika seseorang menemukan komputasi yang A) tidak dapat dihitung secara klasik dalam waktu masuk akal, B) dapat dihitung pada komputer kuantum yang sangat kecil, dan C) dapat diverifikasi oleh komputer klasik dalam waktu masuk akal, banyak peneliti akan antusias

  • Perangkat kerasnya berkembang, tetapi ada satu masalah. Tidak ada algoritme untuk dijalankan di komputer kuantum. Selain algoritme Shor yang berguna untuk memecahkan RSA, tidak ada apa-apa
    Yang ada hanya gagasan samar bahwa mungkin berguna untuk simulasi kuantum atau optimisasi. Jika besok ada komputer kuantum yang sepenuhnya berfungsi, apa yang akan dijalankan? Masih kosong
    Satu-satunya harapan adalah terobosan dalam algoritme kuantum, tetapi tidak ada yang terlihat dan kemajuan di bidang ini juga tidak banyak. Selain itu, Zapata Computing, perusahaan algoritme kuantum yang paling banyak mendapat investasi, juga bangkrut tahun ini

    • Soal Zapata Computing, memang cukup sulit menghasilkan uang dengan mengembangkan algoritme untuk komputer ajaib imajiner
    • Pertama-tama kita bisa mulai menyimulasikan kimia kuantum. Namun pada tahap itu, ini lebih mendekati benar-benar menjalankan kimia kuantum daripada sekadar simulasi
    • Perlu menyajikan sedikit bukti. Fakta bahwa para pengembang teknologi iklan acak di HN tidak punya algoritme komputer kuantum yang berguna tidak terlalu berarti
    • Itu tidak benar. Ada banyak algoritme kuantum
      https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_algorithm

  • Artikel terkait: Willow, Our Quantum Chip
    https://news.ycombinator.com/item?id=42367649

  • Singkatnya, ini hasil nyata, dan bagian kerennya adalah makin banyak qubit, tampaknya mereka bertahan makin lama, bukan makin sebentar. Bagian buruknya adalah hasilnya tidak diverifikasi secara eksplisit, melainkan hanya dikonfirmasi lewat ekstrapolasi

    • Mereka mencampur dua hasil yang berbeda
      a) Koreksi galat membutuhkan tingkat galat yang kecil sejak awal agar bisa memperkuat sinyal, dan akhirnya mereka mencapai titik itu; konfigurasi koreksi yang lebih besar menangani lebih banyak galat
      b) Masalah benchmark “standar” kini 100% menghitung sesuatu yang benar-benar tidak mungkin dihitung oleh chip klasik. Masalahnya, ia terlalu kuantum sehingga chip klasik juga tidak lagi bisa memverifikasinya

  • Kalau bicara hal yang benar-benar penting, di mana kita harus berinvestasi di era pascakuantum? Saya rangkum singkat
    Chip kuantum Willow milik Google saat ini jauh melampaui superkomputer, menyelesaikan tugas yang dengan cara lain akan memakan waktu miliaran tahun hanya dalam beberapa menit. Jika perkembangan teknologi dan AI makin cepat, keunggulan kuantum bisa datang lebih cepat dari 2030-an, tidak seperti prediksi para ahli
    Sistem perbankan lama yang tersentralisasi bisa beralih lebih cepat ke kriptografi aman pascakuantum melalui pembekuan transfer, verifikasi ulang prosedur, dan migrasi terkendali ke protokol baru. Sebaliknya, cryptocurrency terdesentralisasi sulit mengoordinasikan hard fork, dan peralihan ke algoritma aman kuantum akan membuat tanda tangan transaksi lebih panjang sehingga biaya naik tajam dan dapat melemahkan kepercayaan
    Jika komputer kuantum mengancam kriptografi saat ini, aset dunia nyata seperti properti atau indeks saham mungkin bisa mempertahankan nilai lebih baik daripada aset digital seperti cryptocurrency. Bagaimana menurut kalian?

    • Ini secara harfiah tidak ada satu pun yang benar
      Katanya chip kuantum Willow milik Google jauh melampaui superkomputer saat ini dan menyelesaikan tugas yang memakan miliaran tahun dalam beberapa menit; pekerjaan komputasi macam apa sebenarnya yang dimaksud?
    • Begitu membaca “hal yang benar-benar penting” saya sempat tertarik, tapi langsung kehilangan minat di bagian “di mana berinvestasi”

  • Sebelum menyeret-nyeret alam semesta paralel, bagaimana kalau kita membandingkan sistem ini dengan jumlah partikel alam yang luar biasa besar di dunia makro? Dalam 1 gram ada 10^23=2^76 partikel
    Eksperimen random circuit sampling Google hanya memakai 67 qubit, yang bahkan satu digit lebih rendah dari 76. Chipnya memiliki 105 qubit dan eksperimen koreksi galat kabarnya memakai 101 qubit; saya penasaran kenapa begitu
    Apakah eksperimen Google menemui masalah saat mencoba menjalankan random circuit sampling pada perangkat penuh 105 qubit? Sebelum mengatakan komputasinya memanggil alam semesta paralel, saya ingin melihat dulu bahwa komputasi itu tidak bisa dijelaskan sebagai keadaan yang dienkode secara klasik dalam keadaan partikel di dalam sistem

    • Alam semesta entah bagaimana tahu cara membuat pasir di dalam jam pasir menjadi tumpukan yang teratur. Mensimulasikan hal itu dengan komputer klasik tampaknya mustahil, tetapi alam semesta “menghitung” hasil yang benar secara real time
      Rasanya ada jurang yang sangat besar antara apa yang benar-benar terjadi dan apa yang bisa dilakukan komputer. Hal yang sama mungkin berlaku juga untuk komputer kuantum
    • Pernyataan “chipnya punya 105 qubit dan eksperimen koreksi galat memakai 101 qubit; saya penasaran kenapa” mirip dengan bingung melihat byte terdiri dari 8 bit tetapi kode koreksi galat Hamming memakai 7 bit
      Alasannya adalah metode itu membutuhkan 3-7-15-... bit, dan nilai terbesar yang cocok di antaranya adalah 7
      Koreksi galat permukaan juga sama: itu hanya angka terbesar dari daftar nilai yang ada. Tidak perlu teori konspirasi, dan ini juga tidak terkait dengan kemampuan manufaktur yang menentukan jumlah qubit pada satu chip
      [0] https://en.wikipedia.org/wiki/Hamming_code

  • Klaim bahwa “komputer klasik juga membutuhkan sekitar 10^25 tahun untuk memverifikasi langsung hasil komputer kuantum” tidak terlalu masuk akal. Banyak masalah yang jauh lebih mudah diverifikasi daripada diselesaikan
    Mengapa tidak memverifikasi klaim komputasi kuantum dengan pendekatan seperti itu?

    • Penulis justru mengatakan hal itu. Para peneliti di bidang ini perlu menyelesaikan masalah uji yang bisa diverifikasi dengan cepat demi reliabilitas
      Mengapa mereka tidak melakukannya? Pertama, karena untuk mencapai ukuran masalah maksimum seperti 10^25, mereka harus memilih ranah masalah yang sedekat mungkin dengan sifat dasar perangkat komputasinya. Pada banyak masalah yang dapat diverifikasi cepat, mereka belum bisa menangani ukuran masalah yang saat ini terlihat mengesankan. Sama seperti GPU hanya benar-benar kuat pada algoritma yang “sangat paralel” seperti grafika komputer atau aljabar linear, chip kuantum ini juga hanya kuat pada kelas algoritma tertentu yang tidak menuntut terlalu banyak koherensi
      Kedua, banyak potensi pemakaian tidak mudah diverifikasi, tetapi tetap sangat berguna dan menarik. Misalnya prakiraan cuaca dan iklim, simulasi kimia kuantum, serta simulasi nuklir Departemen Energi. Kriptografi cukup menjadi pengecualian karena memberikan hasil yang mudah diverifikasi
    • Sepertinya penulis blog ini mengatakan persis hal itu
    • Karena saat ini kita belum tahu masalah yang bisa dijalankan pada perangkat jenis ini, memiliki percepatan eksponensial yang diharapkan, sekaligus punya algoritma verifikasi klasik yang cepat. Itulah poin utama penulis, dan ia sudah cukup lama berargumen bahwa meneliti contoh seperti itu penting
    • Tweet yang ditautkan Hossenfelder membahas bagian ini secara langsung [1]. Agar komputer kuantum bisa mensimulasikan sesuatu yang nyata, dibutuhkan ribuan kali lipat lebih banyak qubit
      Sementara itu, tanpa sesuatu seperti algoritma uji tahap menengah yang disebut Aaronson, mereka akan tetap berkutat pada masalah mainan. Namun jika algoritma seperti itu ada, ia akan memungkinkan sanggahan murahan bahwa komputer kuantum tidak punya keunggulan, sehingga nilai PR-nya akan berkurang
      [1] https://x.com/skdh/status/1866352680899104960
    • Mungkin bukan kebetulan masalah semacam ini yang dipilih? Entah bagaimana mereka berhasil mengekstrak jumlah komputasi dari sistem kuantum yang jauh melampaui jangkauan sistem klasik, tetapi tampaknya tidak bisa menarik informasi berguna darinya. Hmm.