Algoritma Baru Efektif Tingkatkan Kemampuan Komputer Kuantum
Sekelompok ilmuwan yang bekerja di Laboratorium Ames di Amerika Serikat telah mengembangkan algoritma komputasi kuantum yang mampu melakukan simulasi yang efisien dan sangat akurat terhadap sifat statis dan dinamis dari sistem kuantum. Algoritma adalah langkah yang sangat krusial untuk memperoleh pengetahuan yang lebih luas tentang kompleksitas fisika dan kimia, dan secara khusus dirancang untuk bekerja pada komputer kuantum yang ada saat ini maupun untuk generasi yang akan datang.
Laboratorium Ames adalah Laboratorium Nasional Ilmu Pengetahuan milik kantor Departemen Energi AS yang dioperasikan oleh Iowa State University. Laboratorium Ames menciptakan bahan, teknologi, dan solusi energi yang inovatif. Mereka menggunakan keahlian, kemampuan unik, dan kolaborasi interdisipliner untuk memecahkan masalah global.
Ilmuwan Yong-Xin Yao dan mitra penelitiannya di Laboratorium Ames menggunakan kekuatan komputer canggih untuk mempercepat penemuan benda terkondensasi dalam fisika, memodelkan mekanika kuantum yang sangat kompleks dan bagaimana mereka berubah dalam rentang waktu yang sangat cepat. Komputer berkinerja tinggi saat ini dapat memodelkan sifat-sifat sistem kuantum kecil yang sangat sederhana, tetapi sistem yang lebih besar atau lebih kompleks secara otomatis ikut memperluas jumlah perhitungan yang harus dilakukan komputer untuk sampai pada model yang akurat. Sehingga tidak memperlambat perhitungan yang akan berdampak pada kecepatan dalam memperoleh sebuah penemuan baru.
Menurut Yao, ini adalah tantangan nyata mengingat tahap awal kemampuan komputasi kuantum yang ada saat ini. Tetapi ini juga merupakan peluang yang sangat menjanjikan, karena perhitungan ini masih digunakan oleh sistem komputer klasik, atau terlalu lama untuk memberikan jawaban yang tepat waktu.
Baca Juga: Komputer Kuantum Terbaru, Lebih Cepat
Algoritma baru memanfaatkan kemampuan-kemampuan komputer kuantum yang ada dengan menghasilkan secara adaptif dan kemudian menyesuaikan jumlah dan variasi “tebakan terukur” yang perlu dibuat komputer untuk secara akurat menggambarkan keadaan energi terendah dan mekanika kuantum yang berkembang dari suatu sistem. Algoritma dapat diskalakan, membuatnya mampu memodelkan sistem yang lebih besar secara akurat dengan komputer kuantum “berisik” (rapuh dan rentan kesalahan) yang ada saat ini, dan generasinya yang akan datang.
Memodelkan putaran dan sistem molekuler secara akurat hanyalah bagian pertama dari tujuan, menurut Yao. “Dalam aplikasi, kami melihat ini digunakan untuk memecahkan masalah ilmu material yang kompleks. Dengan kemampuan kedua algoritma ini, kami dapat memandu para eksperimentalis dalam upaya mereka untuk mengontrol sifat material seperti magnetisme, superkonduktivitas, reaksi kimia, dan konversi foto-energi.”
Tujuan jangka panjang dari penelitian para Ilmuwan Laboratorium Ames Peter Orth ini adalah untuk memperoleh ‘keuntungan kuantum’ – memanfaatkan komputasi kuantum untuk mencapai kemampuan yang tidak dapat dicapai oleh superkomputer mana pun saat ini.
Topik terkait algoritma baru ini telah dibahas lebih lanjut dalam dua makalah: (1) “Simulasi Dinamika Kuantum Variasi Adaptif,” yang ditulis oleh Y.-X. Yao, N. Gomes, F. Zhang, C.-Z. Wang, K.-M. Ho, T. Iadecola, dan PP Orth; dan diterbitkan di PRX Quantum; (2) “Pendekatan Evolusi Waktu Imajiner Kuantum Variasi Adaptif untuk Persiapan Keadaan Dasar,” ditulis oleh N. Gomes, A. Mukherjee, F. Zhang, T. Iadecola, C.-Z. Wang, K.-M. Ho, PP Orth, Y.-X. ya; diterima di Advanced Quantum Technologies. (Sumber: https://scitechdaily.com/)