Menarik

Mengatasi Kesalahan dalam Komputasi Kuantum

Mengatasi Kesalahan dalam Komputasi Kuantum

Mekanika Kuantum adalah salah satu cabang ilmu yang dihormati, di mana subjek studinya adalah tentang partikel subatomik. Dengan Mekanika Kuantum, kami dapat mempelajari bagaimana partikel yang sangat kecil di dunia, dalam kisaran atom, elektron, dan foton, berperilaku di dunia.

Dan kontribusi mereka yang paling penting bagi dunia? Komputer Kuantum, Teknologi komunikasi laser, transistor, mikroskop elektron, dll.

Namun, informasi kuantum dapat berubah berdasarkan banyak faktor pelepas. Setiap perubahan dari nilai asli akan menghasilkan kesalahan, dan Quantum Error Correction atau (QEC) digunakan untuk menjaga agar nilai tetap teratur.

TERKAIT: 5 MASALAH YANG DAPAT DIKENALKAN KUANTUM AKAN MEMECAHKAN

Dalam artikel ini, mari kita bahas beberapa kompleksitas Mekanika Kuantum yang membingungkan, bagaimana hal itu menghasilkan kesalahan dan bagaimana para ilmuwan mencoba memperbaikinya.

Ketika kita berbicara tentang Mekanika Kuantum, kita selalu mengaitkannya dengan atom. Tetapi karena bidang Mekanika Kuantum sangat maju, kita bahkan dapat mengembangkannya untuk menjelaskan hal-hal yang lebih besar, lebih khusus lagi hal-hal sehari-hari di sekitar kita, bukan?

Tidak, bertentangan dengan kepercayaan umum ini, menggunakan teori kuantum untuk menjelaskan objek besar sering kali mengembalikan nilai yang salah. Dalam definisi yang lebih berorientasi pada sains, kita dapat mengatakan bahwa Mekanika Kuantum bukan pertanda baik dengan Relativitas Umum yang diajukan Einstein.

TERKAIT: 10 CARA ANDA MELIHAT TEORI RELATIVITAS EINSTEIN DALAM KEHIDUPAN NYATA

Untuk memahami kesenjangan antara Mekanika Kuantum dan Teori Relativitas, kita harus memahami definisi dasarnya dan bagaimana penerapannya di dunia.

Dalam Mekanika Kuantum, kami mempelajari atom dan bahkan partikel yang lebih kecil seperti elektron. Partikel subatom ini diatur oleh seperangkat aturan yang berbeda dengan hukum fisika.

TERKAIT: MAX LAHIR DAN FORMULASI MEKANIK KUANTUM

Misalnya, teori kuantum menyatakan bahwa partikel seperti elektron memiliki sifat partikel dan sifat gelombang, dan mereka juga mampu berada di dua tempat pada waktu yang sama. Ini tidak cocok dengan dunia makro tempat kita tinggal karena objek di sekitar kita, baik itu meja atau bola, hanya ada di satu tempat pada satu waktu.

Aspek lain dari Mekanika Kuantum adalah ia gagal menjelaskan Gravitasi. Menurut Mekanika Kuantum, perjalanan waktu dan ruang tetap.

TERKAIT: 5 PIKIRAN FAKTA TENTANG GRAVITASI

Namun, menurut Einstein, ruang dan waktu itu relatif. Apalagi, ruang bisa bengkok dan berputar. Ini jelas merupakan kontraksi dari bagaimana Teori Kuantum memandang sesuatu.

Dan di sinilah kesalahan yang kita bicarakan masuk. Jadi, bagaimana para ilmuwan menjembatani kesenjangan ini?

Kita tidak dapat mengabaikan kedua teori tersebut karena keduanya sama-sama benar dalam ekosistemnya sendiri. Ketika kita mengambil objek yang lebih besar, Teori Relativitas memberi kita informasi yang akurat tentang bagaimana objek tersebut merespons dan berperilaku di hadapan kekuatan tertentu.

Dan, ketika kita mempelajari partikel terkecil di alam semesta, Mekanika Kuantum memberikan gambaran yang jelas tentang keberadaan mereka dan bagaimana mereka berinteraksi satu sama lain. Kita tidak dapat memiliki tingkat pemahaman yang sama tentang alam kuantum yang kita miliki saat ini tanpa Mekanika Kuantum.

Namun, saat mekanisme mikro dan makro berinteraksi, keduanya tidak memberikan jawaban satu sama lain, sehingga menyebabkan kesalahan dalam penghitungan dan temuan. Jadi apa yang kita simpulkan?

Bahkan sekarang, dengan semua kekuatan teknologi kami, kesalahan mekanika Quantum ketika diskalakan ke proporsi makro masih tetap sulit dipahami.

Hanya ada dua penjelasan nyata yang kita miliki untuk mengatasi masalah tersebut.

Entah Mekanika Kuantum tidak berlaku secara universal dan karenanya, tidak dapat diterapkan dalam istilah benda besar. Penjelasan lain untuk kesalahan ini adalah bahwa fisika kekurangan fakta yang jelas dan kemungkinan tertentu yang berada di luar pengenalan kita.

Satu-satunya solusi untuk masalah ini adalah membatasi penggunaan Mekanika Kuantum untuk mengevaluasi objek dengan ukuran tertentu.

Namun, ada bidang di mana Mekanika Kuantum semakin sering digunakan selama bertahun-tahun - komputasi kuantum. Sama seperti komputer pribadi, Komputer Quantum juga dibangun dengan bagian yang tidak sempurna.

Perbedaan utamanya adalah ada sistem mapan yang disediakan hanya untuk memperbaiki kesalahan pada komputer pribadi, sementara hal yang sama tidak berlaku untuk komputer kuantum.

Komputer kuantum memproses informasi dalam bentuk Qubits. Qubit memiliki kemampuan untuk menjadi bukan satu atau nol dan keluar di antara keduanya.

Tapi, Qubit sangat sensitif terhadap kekuatan luar atau lingkungan itu sendiri. Ini membuka jalan bagi kesalahan untuk berbaur dengan hasil.

Penggunaan Logical Qubits

Seorang ilmuwan senior dalam kelompok penelitian Andreas Wallraff bernama Sebastian Krinner mungkin memiliki jawaban untuk pertanyaan tersebut. Dia adalah pemenang pertama Lopez-Loreta Prize di ETH Zurich, dan telah menemukan konsep yang akan membantu komputasi kuantum membuat lebih sedikit kesalahan.

Idenya adalah untuk memperkenalkan jenis qubit baru yang disebut Qubit Logis. Qubit logis adalah kumpulan qubit individu.

TERKAIT: APA YANG AKAN BERUBAH KOMPUTASI KUANTUM, PERSIS?

Jadi, alih-alih bekerja sendiri-sendiri, mereka bekerja serempak, menurunkan tingkat kesalahan dalam prosesnya. Namun, syarat agar Logic Qubit berfungsi adalah mereka harus memiliki tingkat keandalan yang tinggi sejak awal.

Jika mereka memiliki tingkat kesalahan lebih dari satu persen, Qubit Logika akan membawa lebih banyak kesalahan, yang kontraproduktif. Eksperimen sedang dilakukan untuk menguji Logic Qubit untuk mempelajari pengaruhnya pada komputasi kuantum.

Sebuah metode berbeda sedang dikembangkan untuk memperbaiki kesalahan di komputer Quantum dengan cepat. Ph.D. Siswa Vlad Negnevitsky dan Matteo Marinelli dengan bantuan postdoc Karan Mehta dan rekan lainnya mengembangkan sistem di mana mereka dapat mengukur sifat dua spesies berbeda dalam sebuah string, ion Berilium (9Be +) dan satu ion Kalsium (40Ca +).

Keuntungan memiliki dua spesies untuk diukur adalah bahwa dengan menggunakan properti kuantum, mengukur karakteristik satu elemen akan memungkinkan para peneliti untuk mengetahui keadaan elemen lainnya, tanpa mengganggunya.

Misalnya, pemantauan ion Kalsium akan memberikan informasi kepada peneliti tentang ion Berilium. Dan bagian terbaiknya adalah ion-ion tersebut dapat ditahan untuk beberapa pengujian tanpa mengganggu ion Berilium, yang tidak mungkin dilakukan dengan pengujian komputasi kuantum konvensional.

Tim juga telah membangun sistem kontrol yang akan mengoreksi ion Berilium segera setelah mereka membelok keluar jalur. Bentuk deteksi dan koreksi kesalahan ini adalah sesuatu yang belum pernah terdengar dalam komputasi kuantum.

Jelas bahwa Mekanika Kuantum datang dengan bagian kesalahannya, tetapi tingkat daya komputasi yang mereka bawa ke tabel menjadikannya satu-satunya metode yang mampu untuk memecahkan masalah kompleks.

Dengan penelitian yang terjadi di seluruh dunia untuk mendeteksi dan memperbaiki kesalahan kuantum, kami pasti bergerak lebih cepat menuju komputasi kuantum praktis.


Tonton videonya: KAJIAN FISIKA QUANTUM KH BUYA SYAKUR YASIN MA (September 2021).