JBNews.id — Hingga saat ini, belum ada satu pun komputer kuantum yang terbukti mampu menyelesaikan tugas praktis yang berguna. Mesin yang ada masih terlalu kecil dan rawan kesalahan untuk memecahkan masalah komersial. Namun, hal itu tidak menghentikan penasihat sains Presiden AS Donald Trump untuk menjanjikan “komputer kuantum yang cukup kuat untuk penemuan ilmiah pada tahun 2028” dan Trump sendiri menerbitkan perintah eksekutif baru pada 22 Juni untuk mempercepat industri komputer kuantum AS dalam persaingannya dengan China.
Perusahaan-perusahaan teknologi juga turut mendorong hiruk-pikuk ini. Pada Juni lalu, Microsoft mengumumkan chip komputer kuantum baru bernama Majorana 2. Perusahaan tersebut mengklaim chip ini merupakan kemajuan perangkat keras yang mempercepat jadwal mereka menuju “komputer kuantum yang skalabel dan praktis” pada tahun 2029. Namun, para ahli independen dengan cepat mengkritik pengumuman tersebut. “Ini benar-benar omong kosong,” kata Henry Legg, fisikawan dari University of St. Andrews dan kritikus lama Microsoft, kepada The Verge.
Legg baru saja menerbitkan makalah di jurnal Nature pada 24 Juni yang mengkritik klaim kuantum Microsoft dari setahun lalu — proses peer review memang memakan waktu lama — dan menunjukkan apa yang ia lihat sebagai perbedaan besar antara makalah ilmiah Microsoft dan siaran pers mereka. Nature juga menyertakan bantahan dari Microsoft. Sementara perdebatan terus berlangsung, lintasan kemajuan komputasi kuantum tampak kacau, bergantian antara pengumuman penuh sensasi dari perusahaan, bantahan dari akademisi, pertarungan lebih lanjut, dan target ambisius yang ditetapkan oleh kepala negara.
Para peneliti sebenarnya telah membuat kemajuan nyata dalam komputasi kuantum — hanya saja kemajuan itu bersifat inkremental dan terlalu esoteris untuk langsung menarik imajinasi publik. Oh, dan semuanya sangat mahal. Selama dekade terakhir, Google, IBM, Amazon, Microsoft, serta sejumlah pemerintah nasional dan perusahaan rintisan kecil telah mengucurkan miliaran dolar untuk pengembangan komputasi kuantum. Para pendukungnya memprediksi teknologi ini akan menghasilkan penemuan di bidang kedokteran, serta kemajuan dalam ilmu material dan pembelajaran mesin. Sementara itu, banyak pakar keamanan nasional membingkai perkembangannya sebagai persaingan Perang Dingin baru antara AS dan China.
Dasar Teknologi Kuantum
Janji komputasi kuantum adalah kemampuannya unggul dalam jenis matematika yang berbeda secara fundamental dari komputer klasik. Alih-alih menggunakan bit seperti komputer klasik, unit informasi fundamental komputer kuantum adalah qubit. Qubit mewakili informasi sebagai probabilitas, bukan angka satu dan nol. Anda dapat membayangkan qubit sebagai koin yang dilempar ke udara. Sebelum koin mendarat secara definitif sebagai kepala atau ekor, koin tersebut adalah probabilitas dari kedua keadaan.
Objek seperti molekul atau proses seperti fotosintesis secara inheren melibatkan probabilitas, sehingga lebih “alami” bagi komputer kuantum untuk disimulasikan dibandingkan komputer klasik. Namun, komputer kuantum kemungkinan besar tidak akan baik dalam tugas komputasi klasik seperti email atau pengolah kata. Perusahaan membuat qubit dari bahan yang berbeda. Beberapa fisikawan yang diwawancarai The Verge mengatakan bahwa jenis qubit terkemuka adalah atom netral, ion, dan qubit sirkuit superkonduktor. Google dan IBM sama-sama membuat qubit berdasarkan sirkuit superkonduktor. Quantinuum, afiliasi Honeywell, membuat qubit dari ion barium individu, sementara QuEra, perusahaan rintisan di Boston, membuat qubit dari atom rubidium individu. Qubit partikel Majorana milik Microsoft, yang keberadaannya masih diperdebatkan para ahli, dibuat menggunakan kawat tipis yang menempel pada superkonduktor.
Aplikasi dan Target yang Kontroversial
Dalam mengejar pendekatan yang berbeda ini, perusahaan-perusahaan tersebut mencoba segala cara untuk mengembangkan perangkat keras komputasi kuantum yang presisi dan mudah diskalakan. Para pendukung teknologi ini mengatakan bahwa komputer kuantum dapat memecahkan masalah yang sulit diatasi oleh superkomputer saat ini. Penelitian teoretis menunjukkan bahwa komputer kuantum seharusnya dapat mensimulasikan molekul jauh lebih mudah daripada superkomputer. Simulasi ini dapat membantu mengembangkan bahan baterai baru atau obat-obatan.
Beberapa pihak membayangkan komputer kuantum sebagai alat serangan siber. Pada tahun 1994, ilmuwan komputer Peter Shor mengembangkan algoritma komputasi kuantum untuk memfaktorkan bilangan prima yang seharusnya dapat memecahkan enkripsi RSA, sebuah keluarga algoritma yang digunakan untuk mengamankan komunikasi perbankan dan email. Kemampuan kriptografi yang dijanjikan ini telah memotivasi para ahli untuk mengembangkan protokol yang lebih aman yang dikenal sebagai kriptografi pasca-kuantum, yang masih belum digunakan secara luas, yang seharusnya tidak dapat dipecahkan oleh komputer kuantum. (Pada 22 Juni, Trump mengeluarkan perintah eksekutif lain yang bertujuan untuk “memigrasi” komputer pemerintah ke “kriptografi pasca-kuantum” pada tahun 2030 atau 2031.)
Komputer kuantum saat ini seperti Willow milik Google masih berupa chip individual yang terlalu primitif untuk memecahkan enkripsi RSA atau melakukan simulasi molekul obat. Namun, visinya adalah membangun mesin berskala besar. Komputer kuantum ini akan menjadi pusat data khusus dari banyak chip yang dijaringkan bersama, atau mungkin chip khusus di dalam superkomputer, yang dapat diakses pengguna melalui cloud. “Ini adalah komputer dengan tujuan yang sangat spesifik,” kata Dries Sels, fisikawan di Boston University.
Investasi Besar dan Siklus Hype
Perkembangan menuju aplikasi target ini tidak berjalan mulus, dan para peneliti masih terus memikirkan apa tujuan sebenarnya. Pada Juni lalu, IBM mengumumkan akan berinvestasi lebih dari $10 miliar ke dalam komputasi kuantum selama lima tahun ke depan. IBM, seperti Microsoft, bertujuan membangun komputer kuantum berskala lebih besar pada tahun 2029. Investasi perusahaan ini sejalan dengan suntikan dana publik ke dalam industri. Pada Mei lalu, pemerintahan Trump mengatakan akan memberikan pendanaan sebesar $2 miliar kepada sembilan perusahaan komputasi kuantum, di mana IBM akan menerima $1 miliar.
Siklus serupa telah terjadi beberapa kali sejak awal teknologi ini. Perusahaan mengumumkan terobosan; peneliti independen berteriak hype, sementara investor terus menyuntikkan uang ke dalam industri. Pada 2019, Google mengumumkan bahwa komputer kuantumnya telah melakukan tugas lebih cepat daripada superkomputer terbaik, suatu prestasi yang kini dikenal sebagai keunggulan kuantum. Saat itu, juru bicara perusahaan menyanjung pencapaian tersebut sebagai “supremasi kuantum,” tetapi saat ini para ahli sepakat bahwa demonstrasi tersebut, yang melibatkan pembuatan angka acak, tidak memiliki aplikasi praktis.
Pada Oktober lalu, Google mengklaim telah melakukan demonstrasi keunggulan kuantum lainnya. Dalam demonstrasi tersebut, peneliti Google mensimulasikan molekul 15 dan 28 atom untuk mempelajari perilaku magnetik mereka dalam skenario tertentu. Siaran pers menyatakan bahwa demonstrasi tersebut menunjukkan bahwa “komputer kuantum dapat menjalankan algoritma yang dapat diverifikasi pada perangkat keras, melampaui superkomputer klasik tercepat sekalipun.” Namun, Sels mengatakan demonstrasi itu hanyalah eksperimen yang dirancang khusus untuk menunjukkan keunggulan kuantum, bukan sesuatu yang berguna. “Itu tidak mensimulasikan sesuatu yang menarik,” katanya.
Sels juga membantah klaim Google telah mengalahkan semua komputer klasik. Meskipun tidak ada yang ia kenal yang menggunakan superkomputer untuk menyanggah klaim Google, ia menganggap hal itu mungkin dilakukan, karena ia pernah membongkar klaim keunggulan kuantum sebelumnya. Namun, ia juga menganggapnya sebagai pemborosan waktu. “Beberapa masalah ini sangat dibuat-buat sehingga kami benar-benar tidak ingin mencobanya,” kata Sels. Google tetap menganggap studinya signifikan. “Hasil Google tahun 2025 di Nature adalah demonstrasi pertama keunggulan kuantum yang dapat diverifikasi pada perangkat keras,” tulis juru bicara Google, Jason Freidenfelds.
Kemajuan Nyata di Tengah Kontroversi
Drama ini dapat menutupi kemajuan nyata dalam komputasi kuantum. Sejauh ini, tantangan teknologi utama adalah qubit yang cacat. Mereka tidak dapat menjalankan operasi komputasi dengan sempurna, dan kesalahan bertambah seiring algoritma yang semakin panjang. Ini telah menjadi kendala utama komputasi kuantum: Aplikasi apa pun yang menarik akan memerlukan algoritma yang panjang, tetapi semakin panjang algoritmanya, semakin banyak kesalahan yang terjadi pada komputer kuantum.
Para peneliti telah meningkatkan qubit itu sendiri, sehingga mereka dapat menyimpan informasi lebih lama. Ketika mereka menyimpan informasi lebih lama, Anda dapat memasukkan lebih banyak operasi dan melakukan algoritma yang lebih rumit. November lalu, Andrew Houck dari Universitas Princeton dan rekan-rekannya melaporkan bahwa mereka telah membuat qubit superkonduktor yang dapat menyimpan informasi tiga kali lebih lama dari pemegang rekor sebelumnya. Kunci perbaikan mereka adalah membuat substrat berlapis tempat qubit berada dari bahan yang lebih murni daripada chip sebelumnya, dengan perhatian cermat pada suhu dan deposisi lapisan yang membuat chip. “Ini semua adalah penyesuaian yang sangat halus,” kata Houck.
Dan dalam dua tahun terakhir, para peneliti telah membuat langkah besar dalam apa yang dikenal sebagai koreksi kesalahan kuantum. “Kemajuan dalam koreksi kesalahan yang kita lihat selama beberapa tahun terakhir adalah hal paling menarik yang terjadi di bidang ini,” kata Sels. Para peneliti telah mengembangkan algoritma untuk memperbaiki kesalahan saat komputer kuantum beroperasi. Teknik ini melibatkan pengkodean satu unit informasi dalam beberapa qubit, bukan satu qubit seperti yang mereka lakukan di masa lalu. Mereka menyebut kumpulan yang telah dikoreksi kesalahan sebagai “qubit logis” dan konstituen individualnya sebagai “qubit fisik.”
Perusahaan berlomba membuat qubit logis dari qubit fisik sesedikit mungkin. Pada tahun 2024, Google membuat qubit logis dari 105 qubit fisik. Pada tahun 2025, IBM dan Amazon menunjukkan mereka membutuhkan 12 dan sembilan qubit fisik untuk membuat qubit logis. Pada akhir tahun itu, Quantinuum menunjukkan hanya membutuhkan dua qubit fisik per qubit logis. Lebih sedikit qubit fisik per qubit logis memudahkan penskalaan komputer kuantum. Dan koreksi kesalahan adalah pusat dari pengumuman kontroversial Microsoft.
Microsoft mengklaim, yang masih diperdebatkan para ahli, bahwa mereka telah membuat objek yang terbuat dari elektron yang dikenal sebagai partikel Majorana, yang diprediksi ada dalam kawat tipis yang terbuat dari semikonduktor indium arsenida yang menempel pada superkonduktor. Teori memprediksi bahwa dalam kondisi eksperimental tertentu, elektron dalam kawat ini, yang lebih tipis dari rambut manusia, akan melakukan “tarian” kolektif di mana mereka mulai berperilaku dalam unit aneh yang dikenal sebagai partikel Majorana. Secara khusus, peneliti berhipotesis bahwa partikel Majorana akan membuat lebih sedikit kesalahan daripada qubit fisik lainnya, dan dengan demikian, akan lebih mudah untuk diskalakan. Legg mengatakan Microsoft belum berhasil menciptakan partikel Majorana. “Anda tahu ungkapan, ‘tahun, bukan dekade’?” kata Legg. “Saya pikir ini lebih seperti berabad-abad, bukan dekade.”
“Kami 100 persen mendukung hasil kami. Kami berpegang pada peta jalan kami,” kata pimpinan kuantum Microsoft, Chetan Nayak, dalam sebuah wawancara dengan The Verge. Bukti pendukung Microsoft tidak meyakinkan menurut Legg. Apa yang diklaim sebagai bukti partikel Majorana, katanya, sebenarnya bisa disebabkan oleh titik-titik kuantum yang terbentuk di perangkat mereka. Titik kuantum adalah objek yang mengandung elektron yang tidak berguna untuk komputer kuantum Microsoft. Klaim tersebut juga didasarkan pada data dari satu perangkat saja, kata Legg. Ia ingin melihat Microsoft mereplikasi hasilnya di beberapa chip. “Jika Anda berulang kali mencoba dan menemukan Yesus di roti panggang Anda, pada akhirnya Anda akan menemukan Yesus di roti panggang Anda,” katanya. Karya masa lalu yang meragukan dari peneliti afiliasi Microsoft menambah keraguan. Pada tahun 2021, jurnal Nature menarik kembali sebuah artikel dari peneliti afiliasi Microsoft di mana mereka mengklaim bukti eksperimental yang kuat bahwa mereka telah menciptakan partikel Majorana.
Masa Depan Komputasi Kuantum
Untuk jenis qubit yang para ahli setujui keberadaannya, perusahaan sekarang menjanjikan mesin yang lebih besar. Pada tahun 2029, IBM berencana membangun komputer kuantum seukuran pusat data dengan 200 qubit logis, atau yang telah dikoreksi kesalahannya. Quantinuum telah menetapkan tujuan serupa, mesin dengan ratusan qubit logis, untuk tahun 2030. Meskipun pasti lebih besar, masih belum jelas apakah mesin-mesin ini akan dapat melakukan sesuatu yang berguna. “Saya telah berkata, setengah bercanda, bahwa jika seseorang memberi saya komputer [yang telah dikoreksi kesalahan] sekarang dengan beberapa ratus qubit, tidak jelas bagi saya apa yang akan kami lakukan dengannya,” kata Sels.
Bahkan para ahli yang optimis memiliki pendapat yang berbeda tentang kapan komputer kuantum akan menunjukkan sesuatu yang berguna. Eleanor Crane dari King’s College London baru-baru ini diberi waktu di komputer kuantum Google untuk mensimulasikan model sederhana interaksi foton dengan elektron, yang terjadi di sel surya dan fotosintesis. “Jika kami memahami proses ini, kami tidak hanya akan memahami apa yang terjadi di alam, tetapi kami juga akan memahami cara membuat sel surya yang lebih baik,” kata Crane. Ia berpikir bahwa para peneliti akan telah mendemonstrasikan simulasi ilmiah yang berguna pada komputer kuantum pada tahun 2028. Houck berpikir kemungkinan besar akan terjadi sebelum tahun 2035. Crane berpikir komputer kuantum dapat memecahkan enkripsi RSA pada tahun 2030, sementara Islam berpikir setidaknya satu dekade lagi. Legg lebih skeptis dan berpikir beberapa orang telah meremehkan tantangan fundamental penskalaan. “Tidak ada bukti skalabilitas platform mana pun ke tingkat yang Anda perlukan untuk melakukan komputasi kuantum yang berguna dalam satu dekade, atau mungkin beberapa dekade,” katanya.
Baca Juga:
Sementara para peneliti telah membuat kemajuan menuju pembangunan komputer kuantum yang berguna, masih belum jelas apa kegunaan itu seharusnya. “Ini adalah teknologi yang sangat baru,” kata Islam. “Jika Anda bertanya, untuk apa komputer kuantum berguna, saya tidak tahu aplikasi mana yang pasti berhasil.”
