Komputer kuantum mempunyai potensi besar untuk mengatasi permasalahan kompleks yang tidak dapat dicapai oleh komputer klasik. Pikirkan tentang penemuan obat-obatan, ilmu material, dan pemodelan keuangan—semua bidang siap untuk diganggu oleh kekuatan pemrosesan kuantum yang unik. Namun, mesin rumit ini terkenal rentan terhadap kesalahan yang disebabkan oleh kebisingan lingkungan dan ketidaksempurnaan pada perangkat kerasnya. Hal ini menimbulkan tantangan besar: bagaimana kita bisa mempercayai hasil yang dihasilkan?
Masukkan protokol verifikasi kriptografi – perlindungan perangkat lunak yang dirancang untuk memastikan komputer kuantum melakukan penghitungan secara akurat dan keluarannya tidak dirusak. Protokol-protokol ini sangat penting untuk membangun kepercayaan terhadap komputasi kuantum, terutama ketika sistem tumbuh lebih besar dan kompleks. Memverifikasi komputasi pada mesin yang semakin canggih menjadi tidak mungkin dilakukan melalui perbandingan tradisional dengan simulasi klasik.
Sebuah terobosan telah dibuat oleh para peneliti dari Universitas Sorbonne, Universitas Edinburgh, dan Quantinuum, yang telah mengembangkan protokol baru yang memungkinkan komputer kuantum untuk memverifikasi sendiri hasilnya. Pendekatan inovatif ini, yang dirinci dalam makalah yang diterbitkan di Physical Review Letters, berhasil diuji pada prosesor kuantum H1-1 Quantinuum – sebuah langkah maju yang signifikan untuk penerapan praktis.
Cara Kerja: Kriptografi untuk Kepastian Diri
Secara tradisional, protokol verifikasi mengandalkan perbandingan komputasi antara prosesor kuantum yang terpisah atau menggunakan komputer klasik untuk memeriksa ulang hasil. Protokol baru ini membalikkan keadaan, mengintegrasikan prinsip-prinsip kriptografi langsung ke dalam satu chip kuantum. Bayangkan ‘pendeteksi kebohongan’ bawaan untuk komputer kuantum!
Kuncinya adalah memasukkan “tes” ke dalam struktur komputasi. Diselingi secara acak dalam perhitungan adalah pemeriksaan yang mengungkapkan apakah perangkat keras berfungsi dengan benar. Dengan menganalisis hasil pengujian ini, sistem dapat menentukan secara statistik apakah perhitungannya dapat diandalkan. Anggap saja seperti pemeriksaan kontrol kualitas yang dibangun langsung ke dalam jalur produksi.
“Kami menghadirkan komputasi kuantum yang sepenuhnya terverifikasi ke dalam perangkat keras nyata menggunakan teknologi masa kini,” jelas Cica Gustiani, penulis utama studi tersebut. “Protokol ini sudah bekerja berdasarkan asumsi yang sangat umum tentang kebisingan – yang mencakup sebagian besar jenis kesalahan dalam komputasi kuantum – dan dapat disimulasikan secara efisien.”
Beyond Theory: Yang Pertama di Perangkat Keras Nyata
Ini bukan sekedar latihan teoritis. Tim tersebut berhasil memverifikasi komputasi kuantum berbasis pengukuran terbesar hingga saat ini, yang melibatkan 52 qubit terjerat (bahan penyusun informasi kuantum). Pencapaian ini menunjukkan bahwa verifikasi yang diilhami secara kriptografis dapat bekerja dengan perangkat keras yang ada dan ditingkatkan untuk menangani komputasi yang lebih besar.
Masa Depan: Komputasi Kuantum yang Dapat Dipercaya
Meskipun komputasi kuantum masih dalam tahap awal, perkembangan ini menandai langkah penting dalam membangun kepercayaan terhadap teknologi. Ketika komputer kuantum menjadi lebih kuat dan tersebar luas, kemampuan untuk memverifikasi sendiri hasilnya akan sangat penting untuk memastikan keakuratan dan keamanan. Penelitian di masa depan akan fokus pada penyempurnaan protokol untuk menangani model kebisingan yang lebih realistis dan mengintegrasikannya dengan arsitektur yang toleran terhadap kesalahan – membuka jalan bagi komputasi kuantum yang benar-benar andal dan aman.
Verifikasi on-chip ini membuka kemungkinan menarik di berbagai bidang, termasuk kriptografi itu sendiri. Bayangkan komunikasi ultra-aman yang dibangun berdasarkan sifat inheren mekanika kuantum, dilindungi oleh sistem jaminan diri di dalam komputer kuantum itu sendiri. Perjalanan menuju komputasi kuantum yang praktis dan tepercaya terus berlanjut, didorong oleh kemajuan inovatif seperti ini.
