Para ilmuwan di Google telah mengungkapkan metode baru “simulasi kuantum” yang menggunakan daya komputasi untuk meniru perilaku sistem kuantum yang kuat. Pendekatan ini, menurut mereka, bisa mengarah pada Komputer kuantum yang dapat menyusul superkomputer dalam waktu lima tahun dan mengarah ke Terobosan dalam Penemuan Obat dan Pengembangan Baterai.
Simulasi kuantum adalah proses di mana komputer mensimulasikan proses fisik dan sistem kuantum besar, seperti molekul kompleks. Pada dasarnya, insinyur mensimulasikan proses fisik yang didominasi oleh efek fisika kuantum.
Tetapi ini sulit dilakukan dengan komputer klasik karena Anda harus memodelkan interaksi setiap partikel dengan setiap partikel lainnya. Karena partikel subatomik memiliki probabilitas berada di banyak keadaan sekaligus dan dapat terjerat satu sama lain, kompleksitas perhitungan ini meroket dengan cepat saat Anda mengukur jumlah partikel yang terlibat.
Alih-alih, Para ilmuwan beralih ke komputer kuantumyang perilakunya sudah diatur oleh hukum mekanika kuantumuntuk menyelesaikan masalah. Karena fisika kuantum dibangun dalam cara kerja sistem ini. Jika qubit terjerat atau dihubungkan bersama dengan cara yang benar, mereka dapat meniru sistem kuantum yang lebih besar tanpa harus secara eksplisit menghitung setiap langkah dalam evolusi sistem.
Di situlah “simulasi kuantum” berperan. Ada dua jenis simulasi kuantum. Simulasi digital memungkinkan para peneliti secara selektif berputar di antara negara -negara kuantum dengan melibatkan dan menghilangkan pasangan qubit yang berbeda (dua qubit terjerat) secara seri. Simulasi analog, sementara itu, jauh lebih cepat. Ini melibatkan melibatkan semua qubit di seluruh sistem sekaligus-tetapi karena qubit dapat rentan terhadap kesalahan, ini meningkatkan risiko bahwa output simulasi menjadi kebisingan yang tidak berarti.
Terkait: Google 'willow' chip kuantum telah memecahkan masalah superkomputer terbaik akan mengambil kuadrillion kali usia alam semesta untuk retak
Pendekatan baru untuk simulasi kuantum, diuraikan 5 Februari dalam sebuah studi yang diterbitkan dalam jurnal Alammengambil keuntungan dari kedua opsi ini dengan memadukan simulasi digital dan analog menjadi pendekatan tunggal yang bertahap.
Teori simulasi
Pendekatan “hibrida” ini dimulai dengan lapisan simulasi digital, di mana para ilmuwan menggunakan fleksibilitas sistem untuk menyiapkan keadaan kuantum awal dari setiap pasangan qubit – memilih posisi yang paling relevan untuk memulai. Selanjutnya, proses beralih ke simulasi analog, yang dapat berevolusi ke arah kuantum spesifik yang ingin dipelajari para ilmuwan.
Akhirnya, proses beralih kembali ke simulasi digital untuk menyempurnakan dan menyelidiki status kuantum untuk memecahkan masalah yang paling menarik dalam fisika yang disimulasikan.
Penelitian baru berarti bahwa komputer kuantum kemungkinan akan mengungguli superkomputer konvensional dalam pengaturan praktis dalam lima tahun ke depan, Hartmut Nevenpendiri dan pemimpin Google Quantum AI, mengatakan dalam pernyataan yang diemail. Perkiraan waktu sangat bervariasi, dengan beberapa menyarankan ini mungkin sejauh 20 tahun atau dapat dicapai pada pasangan berikutnya.
Para ilmuwan telah menunjukkan bahwa chip komputasi kuantum Google, termasuk Sycamore dan yang baru dirilis Pohon willowdapat mengungguli superkomputer yang paling kuat – tetapi sejauh ini hanya dalam pembandingan. Untuk mencapai supremasi dalam skenario praktis, para ilmuwan mengatakan mereka harus melakukan peningkatan lebih lanjut dalam kalibrasi dan akurasi kontrol, serta meningkatkan perangkat keras. Mereka juga perlu mengidentifikasi masalah yang dapat diselesaikan dengan simulasi kuantum dan terlalu rumit untuk ditangani menggunakan komputer klasik.
Namun, penelitian hybrid baru memungkinkan komputer kuantum saat ini untuk meningkatkan kemampuan superkomputer tercepat. Dan pendekatan hibrida ini sudah dimanfaatkan untuk membuat penemuan ilmiah baru, yang dicapai para ilmuwan Google dalam menguji pendekatan baru mereka. Misalnya, dalam perilaku magnet, para ilmuwan Google menjawab pertanyaan tentang bagaimana magnet berperilaku ketika didinginkan hingga suhu yang sangat rendah, dan bagaimana energi mengalir dari bagian yang panas ke bagian yang dingin.
Pendekatan hibrida juga digunakan untuk menunjukkan bahwa Mekanisme Kibble-Zurek (KZM) – model yang sangat dihormati yang memprediksi di mana cacat terbentuk dalam suatu materi – tidak selalu berlaku. Sebaliknya, simulasi hibrida baru mengungkapkan fisika yang sama sekali baru. Ini adalah contoh dari jenis penemuan yang dapat diatasi oleh simulasi kuantum pendekatan hibrida, kata para ilmuwan.
