Sosok Bernama Willow dari Google

• Pandangan seorang ahli tentang pengumuman chip kuantum Willow dari Google
  • Scott Aaronson: ilmuwan komputer ternama di bidang teori kompleksitas komputasi, penulis buku "Kuliah Komputasi Kuantum Scott Aaronson"
• Saat menghadiri konferensi Q2B (Quantum 2 Business), ia menyaksikan pengumuman chip superkonduktor baru Google Quantum bernama "Willow" dengan 105 qubit
• Chip Willow mencakup pencapaian dalam qubit surface code untuk koreksi kesalahan serta eksperimen supremasi kuantum skala besar (Random Circuit Sampling)
• Presentasi berlangsung di Computer History Museum, Mountain View, dan terdiri dari pemaparan teknis tingkat tinggi serta sesi tanya jawab

Pencapaian utama Google dan makna ilmiahnya

• Chip Willow menggandakan jumlah qubit dibanding 2019, meningkatkan waktu koherensi qubit 5 kali lipat, serta menaikkan akurasi gerbang 2-qubit hingga ~99.7% (gerbang Controlled-Z) dan ~99.85% (gerbang iswap)
• Dengan memperluas ukuran surface code menjadi 3×3, 5×5, dan 7×7, ditemukan fenomena bahwa qubit logis yang dienkode dapat bertahan lebih lama
• Ini dinilai sebagai titik ambang penting yang menunjukkan kemungkinan komputasi kuantum stabil melalui koreksi kesalahan kuantum

Keterbatasan chip Willow dan tantangan ke depan

• Google menyatakan bahwa untuk mendefinisikan qubit yang sepenuhnya tahan kesalahan, tingkat kesalahan pada operasi multi-qubit perlu diturunkan hingga 10⁻⁶
• Dalam eksperimen saat ini, baru satu qubit terenkode yang dibuat, dan eksperimen operasi multi-qubit masih belum dilakukan

Eksperimen supremasi kuantum dan waktu komputasi

• Eksperimen supremasi kuantum baru dengan Willow dilakukan berdasarkan 105 qubit dan 40 tahap gerbang
• Bahkan dengan algoritma simulasi terbaru, diperkirakan verifikasi hasil eksperimen ini secara klasik bisa memerlukan hingga 10²⁵ tahun
• Verifikasi dilakukan dengan metode tidak langsung berdasarkan hasil rangkaian berskala kecil

Perbandingan dengan teknologi pesaing

• Gerbang pada qubit superkonduktor memang cepat, tetapi qubit ion terperangkap menawarkan pemindahan qubit dan akurasi gerbang yang tinggi
• Willow dinilai sebagai contoh bagaimana Google memberikan tantangan baru kepada para pesaingnya

Perdebatan dan tanggapan

• Skeptikus komputasi kuantum Gil Kalai mengatakan klaim Google perlu disikapi dengan hati-hati, sambil membantahnya terutama berdasarkan data eksperimen supremasi kuantum sebelumnya
• Presentasi Google dinilai positif karena didasarkan pada pencapaian nyata tanpa berlebihan

Kesimpulan

• Willow membuktikan kemungkinan koreksi kesalahan kuantum dan eksperimen kuantum skala besar, menerima penilaian yang umumnya positif, dan diakui sebagai tonggak penting di bidang ini
• Kecepatan kemajuan teknologi antara Google dan para pesaing lain akan menjadi sorotan ke depan
• Perkembangan komputasi kuantum terus berlanjut, dan capaian eksperimentalnya semakin membaik

[GN⁺]

Opini Hacker News

• Sebagai engineer perangkat lunak, mengonsumsi API dan memperbarui baris database terasa kekanak-kanakan dibandingkan dengan apa yang saya baca. Masalah yang diselesaikan komputer kuantum akan memakan triliunan tahun dengan komputer tradisional, tetapi tidak ada yang peduli selain para peneliti kuantum

  • Saya berharap mereka menyelesaikan masalah yang juga akan diminati orang-orang non-peneliti kuantum. Misalnya, masalah traveling salesman dengan n=10 atau faktorisasi bilangan 10 digit
  • Saat ini komputer kuantum ada di kategori yang sama dengan fusi nuklir komersial. Banyak "terobosan", tapi tidak ada hasil
  • Para peneliti kanker hampir tidak pernah mengumumkan "Terobosan yang bisa menyembuhkan kanker!", tetapi kemajuan yang stabil terus terjadi

• Saya merasa klaim tentang interpretasi multisemesta Everett itu tidak logis. Jika alam semesta paralel menjalankan komputasi yang sama secara bersamaan, saya bertanya-tanya bagaimana peningkatan performa terhadap keseluruhan semesta bisa dimungkinkan

• Lucu bahwa mereka menerima pertanyaan tentang qubit superkonduktor dan trapped ion, atom netral, serta qubit fotonik. Kalau saya paham lebih dari dua kata, saya pasti akan bertanya

• Saya penasaran di mana performa untuk pekerjaan umum yang berguna. Saya ingin tahu berapa angka terbesar yang bisa difaktorkan dengan algoritma Shor atau hash terbesar yang preimage-nya bisa dihitung dengan algoritma Grover

• Hardware memang berkembang, tetapi algoritma untuk dijalankan di komputer kuantum masih kurang. Selain algoritma Shor yang berguna untuk memecahkan RSA, tidak ada apa-apa

  • Hanya ada gagasan samar bahwa ini mungkin berguna untuk simulasi kuantum atau optimisasi
  • Jika besok ada komputer kuantum yang sempurna, saya tidak tahu harus menjalankan apa. Masih kosong
  • Terobosan dalam algoritma kuantum adalah satu-satunya harapan. Di bidang ini hampir tidak ada kemajuan
  • Zapata Computing, perusahaan dengan pendanaan terbaik di bidang algoritma kuantum, tutup tahun ini

• Artikel terkait: Willow, Our Quantum Chip

• Peringatan terbesar tentang hasil "10^25 tahun" adalah bahwa Google tidak cukup menyorotinya. Karena simulasi komputasi kuantum ini di komputer klasik akan memakan waktu ~10^25 tahun, komputer klasik juga membutuhkan ~10^25 tahun untuk memverifikasi langsung hasil komputer kuantum tersebut

  • Saya tidak paham bagian ini. Perlu penjelasan. Banyak masalah yang lama untuk diselesaikan tetapi mudah diverifikasi. Misalnya, faktorisasi bilangan besar yang merupakan hasil kali dari bilangan prima yang sangat besar

• Sulit memahami klaim bahwa komputer klasik membutuhkan ~10^25 tahun untuk memverifikasi langsung hasil komputer kuantum. Ada banyak masalah yang verifikasinya jauh lebih mudah daripada penyelesaiannya. Saya bertanya-tanya mengapa pendekatan ini tidak dipakai untuk memverifikasi klaim dalam komputasi kuantum

• Ringkasnya: ini hasil nyata. Bagian kerennya adalah lebih banyak qubit bisa bertahan lebih lama. Bagian buruknya adalah hasilnya tidak diverifikasi secara eksplisit, hanya bisa diverifikasi lewat inferensi