Peneliti Manfaatkan Komputer Kuantum untuk Memodelkan Kondisi Materi Ekstrem

Sebuah pencapaian signifikan telah diraih oleh tim peneliti gabungan dari Universitas Washington dan Laboratorium Nasional Lawrence Livermore. Mereka berhasil memanfaatkan kekuatan komputasi dari komputer kuantum IBM untuk memajukan pemodelan fisika. Tonggak sejarah ini menandai pergeseran penting menuju penerapan praktis teknologi kuantum dalam memecahkan tantangan mendasar dalam ilmu fisika.

Inti dari terobosan ini terletak pada perancangan dan implementasi sirkuit kuantum yang dapat diskalakan. Sirkuit ini berfungsi untuk menyiapkan kondisi awal simulasi tabrakan partikel, dengan fokus utama pada interaksi kuat yang dijelaskan oleh Model Standar. Bukti yang menguatkan peningkatan kompleksitas pemodelan ini adalah keberhasilan mereka mereplikasi karakteristik inti dari fisika nuklir. Hal ini dicapai dengan memanfaatkan lebih dari 100 qubit pada prosesor kuantum IBM. Perlu dicatat, superkomputer klasik sering kali menemui jalan buntu ketika mencoba menyelesaikan persamaan yang mengatur interaksi partikel dalam kondisi yang sangat dinamis atau memiliki kepadatan ekstrem, menjadikan komputasi kuantum sebagai instrumen yang tak terhindarkan.

Simulasi sukses yang melibatkan lebih dari 100 qubit ini menegaskan kemampuan baru untuk mengatasi hambatan dalam penyiapan kondisi awal yang rumit. Kondisi ini sebelumnya dianggap sebagai kendala serius dalam simulasi kuantum. Untuk pertama kalinya, para peneliti berhasil menciptakan skema kuantum yang dapat diskalakan untuk kondisi awal yang menyerupai apa yang terjadi selama tumbukan di akselerator partikel. Langkah ini sangat krusial untuk pengembangan simulasi dinamis di masa depan.

Algoritma kuantum membuka jalan untuk memodelkan keadaan vakum sebelum tumbukan terjadi, sekaligus memungkinkan studi mendalam mengenai sistem dengan kepadatan yang sangat tinggi. Tim peneliti menggunakan hasil yang diperoleh untuk menentukan sifat-sifat vakum dengan tingkat akurasi mencapai satu persen. Selain itu, mereka mampu menghasilkan momentum hadron dan melacak evolusi mereka seiring berjalannya waktu. Potensi aplikasi dari teknologi ini meluas jauh melampaui fisika nuklir, mencakup bidang ilmu material dan bahkan aplikasi medis.

Pemodelan yang berhasil menggunakan lebih dari 100 qubit pada perangkat keras IBM, yang bertujuan menginvestigasi interaksi kuat dalam kerangka Model Standar, merupakan lompatan nyata dalam penerapan teknologi kuantum yang masih berkembang untuk tantangan ilmiah fundamental. Penelitian ini, yang melibatkan entitas seperti IQuS (Inkubator Pemodelan Kuantum) di Universitas Washington, mengukuhkan validitas pendekatan berbasis skema yang dapat diskalakan untuk mensimulasikan kondisi materi yang eksotis. Ini adalah bukti nyata bahwa masa depan komputasi ilmiah semakin cerah.