The high-stakes race to make quantum computers work - Chiara Decaroli

Reviewer: Reno Kanti Riananda

The contents of this metal cylinder could either revolutionize technology

Isi silinder logam ini mungkin dapat merevolusi teknologi

or be completely useless—

atau mungkin tak berguna—

it all depends on whether we can harness the strange physics of matter

itu semua tergantung apakah kita dapat memanfaatkan sifat fisika suatu zat

at very, very small scales.

pada skala yang sangat, sangat kecil.

To have even a chance of doing so,

Untuk memiliki kesempatan melakukannya,

we have to control the environment precisely:

kita harus mengendalikan lingkungan dengan tepat:

the thick tabletop and legs guard against vibrations from footsteps,

permukaan dan kaki meja dibuat tebal, melindunginya dari getaran langkah kaki,

nearby elevators, and opening or closing doors.

serta lift dan pintu yang berada di dekatnya.

The cylinder is a vacuum chamber,

Silinder tersebut adalah ruang vakum,

devoid of all the gases in air.

tanpa gas di udara.

Inside the vacuum chamber is a smaller,

Di dalam ruang vakum tersebut ada kompartemen kecil

extremely cold compartment, reachable by tiny laser beams.

yang sangat dingin, yang hanya dapat dijangkau sinar laser.

Inside are ultra-sensitive particles that make up a quantum computer.

Di dalamnya ada partikel ultra-sensitif yang membentuk komputer kuantum.

So what makes these particles worth the effort?

Jadi, apa yang membuat partikel ini sepadan dengan usaha keras?

In theory, quantum computers could outstrip the computational limits

Secara teori, komputer kuantum dapat melampaui batas komputasi

of classical computers.

komputer klasik.

Classical computers process data in the form of bits.

Komputer klasik memproses data dalam bentuk bit.

Each bit can switch between two states labeled zero and one.

Setiap bit dapat beralih antara 2 status, ditandai oleh nol dan satu.

A quantum computer uses something called a qubit,

Komputer kuantum menggunakan sistem yang disebut qubit,

which can switch between zero, one, and what’s called a superposition.

yang dapat beralih antara nol, satu, dan superposisi.

While the qubit is in its superposition,

Ketika qubit berada di superposisi,

it has a lot more information than one or zero.

ia memiliki lebih banyak informasi daripada satu atau nol.

You can think of these positions as points on a sphere:

Anda dapat menganggap posisi ini sebagai titik pada sebuah bola:

the north and south poles of the sphere represent one and zero.

kutub utara dan selatan bola mewakili satu dan nol.

A bit can only switch between these two poles,

Bit hanya bisa beralih antara kedua kutub ini,

but when a qubit is in its superposition,

tetapi ketika qubit berada dalam keadaan superposisi,

it can be at any point on the sphere.

ia bisa berada di titik mana pun pada bola.

We can’t locate it exactly—

Kita tak dapat menemukannya dengan tepat—

the moment we read it, the qubit resolves into a zero or a one.

saat kita membacanya, qubit berubah menjadi nol atau satu.

But even though we can’t observe the qubit in its superposition,

Namun, meskipun kita tidak dapat mengamati qubit dalam keadaan superposisi,

we can manipulate it to perform particular operations while in this state.

kita dapat memanipulasinya untuk melakukan pekerjaan tertentu

saat dalam kondisi demikian.

So as a problem grows more complicated,

Semakin rumit permasalahan,

a classical computer needs correspondingly more bits to solve it,

komputer klasik membutuhkan lebih banyak bit untuk menyelesaikannya,

while a quantum computer will theoretically be able to handle

sementara komputer kuantum secara teoretis dapat menangani

more and more complicated problems

masalah yang lebih rumit

without requiring as many more qubits as a classical computer would need bits.

tanpa memerlukan banyak qubit seperti halnya komputer klasik.

The unique properties of quantum computers

Sifat unik komputer kuantum adalah:

hasil dari perilaku partikel atom dan subatom.

result from the behavior of atomic and subatomic particles.

These particles have quantum states,

Partikel ini memiliki keadaan kuantum,

which correspond to the state of the qubit.

yang sesuai dengan keadaan qubit.

Quantum states are incredibly fragile,

Keadaan kuantum sangat rapuh,

easily destroyed by temperature and pressure fluctuations,

mudah dihancurkan oleh perubahan suhu dan tekanan,

stray electromagnetic fields,

medan elektromagnetik,

and collisions with nearby particles.

dan tabrakan dengan partikel di dekatnya.

Itulah sebabnya komputer kuantum membutuhkan pengaturan yang rumit.

That’s why quantum computers need such an elaborate set up.

It’s also why, for now,

Itu juga sebabnya, untuk saat ini,

the power of quantum computers remains largely theoretical.

kekuatan komputer kuantum sebagian besar masih bersifat teoritis.

So far, we can only control a few qubits in the same place at the same time.

Sejauh ini, kita hanya dapat mengontrol beberapa qubit secara bersamaan.

There are two key components involved

Ada dua komponen utama yang terlibat

in managing these fickle quantum states effectively:

untuk mengatur keadaan kuantum ini secara efektif:

the types of particles a quantum computer uses,

jenis partikel yang digunakan oleh komputer kuantum,

and how it manipulates those particles.

dan bagaimana ia memanipulasi partikel tersebut.

For now, there are two leading approaches:

Untuk saat ini, ada dua pendekatan utama:

trapped ions and superconducting qubits.

perangkap ion dan qubit superkonduktor.

A trapped ion quantum computer uses ions as its particles

Komputer kuantum perangkap ion menggunakan ion sebagai partikelnya

and manipulates them with lasers.

dan memanipulasinya dengan laser.

The ions are housed in a trap made of electrical fields.

Ion-ion ditempatkan di dalam perangkap yang terbuat dari medan listrik.

Inputs from the lasers tell the ions what operation to make

Input dari laser memberitahu ion tentang apa yang harus dilakukan

by causing the qubit state to rotate on the sphere.

dengan membuat kondisi qubit berputar di bola.

To use a simplified example,

Contoh sederhananya,

the lasers could input the question:

laser memasukkan pertanyaan:

what are the prime factors of 15?

berapa faktor prima dari 15?

In response, the ions may release photons—

Sebagai tanggapan, ion melepaskan foton—

the state of the qubit determines whether the ion emits photons

kondisi qubit menentukan apakah ion memancarkan foton

dan berapa foton yang dipancarkannya.

and how many photons it emits.

An imaging system collects these photons and processes them to reveal the answer:

Sistem pencitraan mengumpulkan foton, memprosesnya, dan menjawabnya:

3 and 5.

3 dan 5.

Superconducting qubit quantum computers do the same thing in a different way:

Komputer kuantum qubit superkonduktor melakukan hal sama dengan cara berbeda:

using a chip with electrical circuits instead of an ion trap.

menggunakan cip dengan sirkuit listrik, bukan dengan perangkap ion.

The states of each electrical circuit translate to the state of the qubit.

Keadaan masing-masing rangkaian listrik diterjemahkan menjadi keadaan qubit.

They can be manipulated with electrical inputs in the form of microwaves.

Mereka dapat dimanipulasi dengan input listrik

dalam bentuk gelombang mikro.

So: the qubits come from either ions or electrical circuits,

Jadi, qubit dapat berasal dari ion atau sirkuit listrik,

acted on by either lasers or microwaves.

yang bekerja karena pengaruh laser atau gelombang mikro.

Each approach has advantages and disadvantages.

Setiap pendekatan memiliki kelebihan dan kekurangan.

Ions can be manipulated very precisely,

Ion dapat dimanipulasi dengan sangat tepat,

and they last a long time,

dan mereka bertahan lama,

but as more ions are added to a trap,

tapi semakin banyak ion yang ditambah,

semakin sulit mengontrol setiap ion dengan presisi.

it becomes increasingly difficult to control each with precision.

We can’t currently contain enough ions in a trap to make advanced computations,

Kita belum dapat menyimpan cukup ion untuk membuat perhitungan lanjutan,

but one possible solution might be to connect many smaller traps

tapi mungkin solusinya adalah menyambung banyak perangkap kecil

that communicate with each other via photons

yang berkomunikasi satu sama lain melalui foton

rather than trying to create one big trap.

daripada mencoba membuat satu perangkap besar.

Superconducting circuits, meanwhile, make operations much faster than trapped ions,

Sirkuit superkonduktor, beroperasi lebih cepat daripada perangkap ion,

and it’s easier to scale up the number of circuits in a computer

dan lebih mudah untuk menambah jumlah sirkuitnya pada komputer

than the number of ions.

daripada jumlah ion.

But the circuits are also more fragile,

Namun, sirkuit juga lebih rapuh,

and have a shorter overall lifespan.

dan memiliki umur yang lebih pendek.

And as quantum computers advance,

Dan saat komputer kuantum berkembang,

they will still be subject to the environmental constraints

mereka masih akan menghadapi kendala lingkungan

needed to preserve quantum states.

yang dibutuhkan untuk menjaga keadaan kuantum.

But in spite of all these obstacles,

Namun, terlepas dari semua hambatan ini,

we’ve already succeeded at making computations

kita sudah berhasil membuat perhitungan

in a realm we can’t enter or even observe.

di dunia yang tidak dapat kita masuki atau bahkan amati.