Komputer kuantum benar-benar dalam masa pertumbuhan mereka. Jika Anda membuat beberapa gerbang logika dengan tabung kembali pada 1930-an, akan sulit untuk memprediksi semua cara kami akan menggunakan komputer saat ini. Namun, Anda mungkin bisa menebak di mana setidaknya beberapa masalah akan terletak di masa depan. Salah satu hal yang kami yakin akan membatasi pengembangan komputer kuantum adalah koreksi kesalahan.
Sejauh yang kita ketahui, setiap qubit kuantum yang kita buat sejauh ini sangat rentan dan rentan terhadap kesalahan acak. Itu sebabnya setiap desain fungsional saat ini menggabungkan beberapa jenis QEC – koreksi kesalahan kuantum. Tentu saja, modifikasi kesalahan bukan berita. Kami menggunakannya sepanjang waktu pada media penyimpanan atau saluran komunikasi yang tidak dapat diandalkan dan memori keandalan tinggi. Masalahnya, Anda tidak dapat secara langsung mengkloning qubit (bit kuantum), sehingga sulit untuk menggunakan teknik modifikasi kesalahan standar dengan qubit.
Lagi pula, seluruh titik untuk qubit adalah kita tidak mengukurnya sampai akhir perhitungan yang, seperti kucing Schrödinger, menyegel nasibnya. Jadi, jika Anda “membaca” sekelompok qubit untuk membentuk checksum atau CRC, Anda akan menghancurkan sifat kuantum mereka dalam proses membuat komputer Anda tidak terlalu berguna. Anda bahkan tidak dapat menyalin sedikit untuk menggunakan sesuatu seperti redundansi tiga kali. Tampaknya tidak ada cara untuk secara praktis menduplikasi qubit.
Peter Schor muncul dengan jawaban. Alih-alih menyalin qubit secara langsung, komputer dapat menyebarkan qubit logis di sembilan qubit yang sebenarnya. Maka dimungkinkan untuk mencari tahu apakah ada kesalahan qubit fisik tunggal menggunakan algoritma yang rumit. Penelitian selanjutnya telah menjatuhkan jumlah qubit yang dibutuhkan hingga lima yang tampaknya merupakan batas teoritis.
Bayangkan jika CPU 32-bit Anda hanya dapat mengelola enam bit. Itu kurang dari 8080 yang lama. Jadi pikirkan kegembiraan pada tahun 2018 ketika para ilmuwan mengumumkan bahwa mereka menemukan kelas qubit topologi berdasarkan quasipartikel Majorana Zero-Mode (MZM) – ini adalah fermion yang merupakan antipartikel mereka sendiri. Banyak ahli merasa seperti qubit topologi adalah masa depan komputer kuantum fungsional karena alih-alih penyandian informasi dalam kondisi kuantum rentan, komputer topologi kebal terhadap kesalahan acak yang mengganggu komputer kuantum saat ini.
Pengumuman Majorana.
Delft University of Technology mengumumkan mereka menghasilkan MZMS dalam nanow antimonida indium. Tahun berikutnya Microsoft, sebuah perusahaan yang ingin kembali arsitektur komputasi kuantum topologi, membuka pusat penelitian di kampus sekolah.
Kedengarannya bagus, bukan? Seorang peneliti dari University of Pittsburgh membaca tentang pengembangan dalam jurnal Nature, jurnal ilmiah yang dihormati. Dia dan seorang mitra di Australia telah melakukan pekerjaan serupa dan meminta data mentah dari kelompok Delft.
Apa yang mereka temukan mengejutkan. Beberapa kertas Delft tampaknya tidak ideal dan sepertinya beberapa grafik telah dimanipulasi. Data yang tidak mendukung kesimpulan telah dikecualikan tanpa alasan yang jelas, dan memproses semua data menceritakan kisah yang berbeda. Kepala proyek Delft melihat data lagi dan pada tahun 2021 meminta alam untuk menarik kertas dan menerbitkan permintaan maaf.
Menurut sebuah posting di Quanta, sebuah komite independen menyimpulkan bahwa makalah itu tidak sengaja curang, tetapi mencatat: “Para penulis hanya membodohi diri sendiri dengan memperbesar hanya pada hasil yang menunjukkan kepada mereka apa yang mereka harapkan.”
Proses peninjauan itu sendiri cukup menantang
Anda ingin berpikir review review akan menangkap hal-hal seperti ini, tetapi kenyataannya, tidak ada banyak teman sebaya pada kedalaman penelitian ini. Peer review tidak selalu begitu hebat. Ada beberapa kasus populer orang yang mengirimkan surat-surat acak atau omong kosong ke jurnal dan mereka menerbitkannya. Bahkan alam telah memalsukan makalah yang diterima sebelumnya dan bukan hanya satu kali. Di sisi berlawanan dari skala, kertas terobosan Enrico Fermi tentang pembusukan beta ditolak bersama dengan beberapa makalah lain yang akan – dalam retrospeksi – berubah menjadi signifikan dan bahkan menyebabkan hadiah Nobel.
Bahkan jurnal medis mungkin memiliki informasi palsu sebanyak 25% sesuai dengan surat-surat itu, tentu saja, sendiri bisa jadi salah. Jadi bagaimana jurnal tahu apakah pekerjaan pemecahan tanah akurat? Dan bagaimana kita bisa tahu apakah apa jurnal cetak akurat? Atau bahkan apa yang dipilih orang acak untuk dikatakan mempertimbangkan bahwa Anda tidak benar-benar membutuhkan jurnal untuk mencapai dunia lagi. Di dunia di mana kita semakin bergantung pada hasil ilmiah bahwa kita tidak memiliki pengetahuan dan peralatan untuk memverifikasi, ini adalah pertanyaan yang sangat penting.
Masalah kepercayaan
Jika Anda memikirkannya, masyarakat, secara umum, tergantung pada, antara lain, kepercayaan. Saya bergantung pada bahwa majikan saya akan membayar saya dan ketika saya menghabiskan uang di toko, mereka bergantung pada bahwa pemerintah mendukung uang itu sehingga mereka akan dapat mendapatkan lebih banyak persediaan dan membayar pekerjanya. Pikirkan jika check out di goCery melibatkan seseorang menguji emas Anda untuk memastikan itu otentik dan menimbangnya untuk melihat apakah skala mereka setuju dengan milik Anda.
Tetapi bahkan jika itu masalahnya, verifikasi itu relatif sederhana. Komputasi kuantum berada di tepi perdarahan beberapa disiplin ilmu dan pengetahuan domain yang diperlukan untuk mengkonfirmasi temuan baru sangat jarang. Bagaimana Anda memverifikasi kesalahan mengoreksi teknik qubit? Bagaimana kinerja Prototipe Quantum Computer akan dibandingkan secara independen? Banyak peramalan yang komputasi kuantum adalah hal besar berikutnya. Dalam proses itu, sangat penting untuk melihat setiap pengumuman baru dengan mata vital dan untuk mempelajari tentang masing-masing peneliti dan kelompok penelitian untuk lebih tahu dari mana temuan dan verifikasi yang dapat dipercaya berasal.
Butuh bantuan untuk mempercepat bagaimana komputasi berkembang ke dunia kuantum? Kami tahu setidaknya satu upaya untuk membomrew komputer Quantum ion yang terjebak (yang tidak topologi). Jika Anda ingin intro 90 menit ke lapangan, lihatlah video Microsoft ini. Anda juga dapat mengambil kelas Hackaday U diajarkan oleh Dr. Kitty Yeung, yang secara kebetulan sekarang adalah arsitek kuantum senior di Microsoft. Video pertama di bawah ini.