- Mengumumkan Majorana 1, prosesor kuantum pertama di dunia yang ditenagai oleh topological qubits
- Microsoft mengembangkan Majorana 1 dengan memanfaatkan material inovatif bernama topoconductor
- Ini menjadi titik balik penting untuk melompat menuju komputasi kuantum yang praktis
- Agar komputer kuantum dapat membawa perubahan besar bagi sains dan masyarakat secara luas, diperlukan skalabilitas besar serta keandalan koreksi kesalahan kuantum
- Pengumuman hari ini merupakan kemajuan kunci untuk mewujudkannya lebih cepat
- Majorana 1: QPU pertama di dunia dengan inti topologis. Dapat diskalakan hingga satu juta qubit dalam satu chip
- A hardware-protected topological qubit:
- Hasil riset dipublikasikan melalui makalah Nature dan pertemuan Station Q
- Ditandai oleh ukuran kecil, kecepatan tinggi, dan kontrol berbasis digital
- Roadmap perangkat untuk operasi kuantum yang stabil:
- Jalur yang dimulai dari perangkat qubit tunggal lalu diperluas menjadi array yang mampu melakukan koreksi kesalahan kuantum
- Membangun fault-tolerant prototype (FTP) pertama di dunia:
- Melalui tahap akhir program DARPA US2QC, Microsoft menargetkan penyelesaian prototipe komputer kuantum yang dapat diskalakan dalam beberapa tahun ke depan
Memanfaatkan jenis material baru
- Microsoft telah mengembangkan material inovatif bernama topoconductor
- Material ini mewujudkan keadaan superkonduktivitas topologis dengan menggabungkan Indium Arsenide (semikonduktor) dan Aluminum (superkonduktor)
- Dengan menurunkan suhu ke tingkat kriogenik dan mengatur medan magnet, Majorana Zero Modes (MZMs) dapat dibentuk di ujung nanowire
- Ini memanfaatkan sifat elektron yang menyebar dalam keadaan tidak berpasangan untuk menyimpan informasi kuantum
- Dalam struktur seperti ini, cara membaca informasi kuantum cukup rumit, tetapi Microsoft mengatasinya dengan memanfaatkan quantum dot
- Melalui quantum dot, perubahan muatan diukur dan perubahan reflektansinya diamati untuk menentukan keadaan genap/ganjil (= parity) pada nanowire
- Pada pengukuran awal terdapat tingkat kesalahan sekitar 1%, dan telah ditemukan jalur yang jelas untuk menurunkannya
- Energi eksternal (seperti gelombang elektromagnetik) masih dapat memutus pasangan, tetapi telah dikonfirmasi bahwa ini jarang terjadi pada skala milidetik
- Pada akhirnya, material unik ini menguntungkan untuk melindungi informasi kuantum, dan metode stabil untuk mengukurnya juga telah dibangun
Inovasi kendali kuantum melalui presisi digital
- Strategi ini mengadopsi metode operasi berbasis pengukuran untuk mengurangi ketergantungan pada kontrol analog konvensional
- Metode lama memerlukan sinyal yang rumit dan sangat presisi untuk memutar setiap qubit
- Sebaliknya, pendekatan berbasis pengukuran dari Microsoft menggunakan pulsa digital sederhana untuk membaca keadaan kuantum dan menjalankan operasi
- Ini menyederhanakan proses quantum error correction (QEC), sehingga pengelolaan banyak qubit secara bersamaan menjadi jauh lebih mudah
Dari fisika ke rekayasa
- Microsoft menghadirkan arsitektur yang dapat diskalakan berdasarkan perangkat qubit tunggal tetron
- Tetron terdiri dari dua kawat topologis yang saling paralel, serta struktur superkonduktor yang menghubungkannya
- MZM ada di kedua ujung masing-masing kawat, sehingga satu tetron terdiri dari empat MZM
- Tim riset telah mengukur parity dari satu nanowire di dalam tetron, dan juga melakukan eksperimen superposisi dengan memanfaatkan quantum dot lain
- Tahap berikutnya adalah menyusun array tetron 4×2 untuk menguji lingkungan multi-qubit, lalu menetapkan roadmap yang pada akhirnya mengarah ke koreksi kesalahan kuantum
- Karakteristik perlindungan inheren dari topological qubit dan kode koreksi kesalahan khusus buatan Microsoft dapat digabungkan untuk sangat mengoptimalkan jumlah physical qubit yang dibutuhkan serta clock operasi
Pendekatan yang diakui DARPA
- Dalam program Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing (US2QC) milik DARPA, Microsoft telah masuk ke tahap akhir
- Ini menunjukkan bahwa rencana Microsoft untuk membangun komputer kuantum berbasis topological qubit dinilai layak dipercaya
- Pada tahap akhir, Microsoft berencana menyelesaikan fault-tolerant prototype (FTP) dalam beberapa tahun saja untuk mempercepat jalan menuju komputasi kuantum skala praktis
- Setelah prototipe ini selesai, itu akan menjadi titik balik penting untuk menyelesaikan secara kuantum masalah-masalah yang sulit dipecahkan oleh superkomputer saat ini
Mewujudkan potensi komputasi kuantum
- Pada roadmap superkomputer kuantum yang dipaparkan Microsoft 18 bulan lalu, kini mereka telah mencapai tonggak kedua
- Yang pertama adalah pembuktian konsep untuk topological qubit
- Yang kedua adalah keberhasilan mewujudkan topological qubit pada perangkat nyata
- Delapan topological qubit telah ditempatkan dalam satu chip, dan sistem ini memiliki potensi untuk diskalakan hingga satu juta qubit
- Komputer kuantum berskala besar diharapkan dapat memecahkan masalah yang sulit ditangani superkomputer saat ini, seperti perancangan material baru atau simulasi molekul
- Melalui kolaborasi dengan DARPA, Microsoft akan mempercepat komputasi kuantum praktis dan berencana terus membagikan perkembangan selanjutnya
2 komentar
Tampaknya, alih-alih pendekatan sebelumnya yang mengamati fenomena kuantum pada titik tertentu dalam penjelasan analogis, pendekatan ini mengamati fenomena kuantum pada garis tertentu sehingga ketahanan terhadap error meningkat dan ada banyak hal lain yang jadi lebih mudah.
Bagaimanapun juga, ini berarti persoalan di ranah Science telah dibawa ke ranah Engineering, jadi mungkin saja kita bisa mengharapkan peningkatan performa eksponensial seperti ketika Intel dulu berhasil menggandakan performa setiap tahun.
Tentu saja, saat ini masih belum diketahui apakah era komputer kuantum sekarang ini setara dengan era ENIAC atau era Intel 386.
Di artikel lain disebut sebagai bentuk keempat yang bukan padat, cair, atau gas.... Karena saya juga tidak terlalu paham soal fisika, saya cuma bisa menerimanya secara dangkal begitu saja haha