Quantum Computers Aren’t What You Think — They’re Cooler | Hartmut Neven | TED

Translator: Prita Kusumaningtyas Reviewer: Reno Kanti Riananda

I'm Hartmut, I lead Google Quantum AI.

Saya Hartmut, saya memimpin Google Quantum AI.

I have been working on quantum computing since 2012.

Saya telah mengerjakan komputasi kuantum sejak 2012.

And let me tell you why this is so intriguing.

Izinkan saya memberi tahu Anda mengapa ini begitu menarik.

Today's computers, like your laptop or a server at a Google data center,

Komputer saat ini, seperti laptop Anda atau server di pusat data Google,

operate on the binary logic of zeros and ones.

beroperasi pada logika biner nol dan satu.

A quantum computer like this one replaces the binary logic

Komputer kuantum seperti ini menggantikan logika biner

with the laws of quantum physics that gives it more powerful operations,

dengan hukum fisika kuantum yang membuatnya lebih bertenaga,

allowing it to perform certain computations with way fewer steps.

memungkinkannya melakukan perhitungan tertentu dengan langkah yang lebih simpel.

So where does this superpower come from?

Jadi dari mana datangnya kekuatan super ini?

Quantum computing is the first technology

Komputasi kuantum adalah teknologi pertama

that takes the idea serious that we live in a multiverse.

yang menganggap serius gagasan bahwa kita hidup di multisemesta.

It can be seen as farming out computations to parallel universes.

Ini dapat dilihat sebagai menumbuhkan komputasi ke alam semesta paralel.

Let me explain.

Biar kujelaskan.

In quantum physics,

Dalam fisika kuantum,

the key mathematical object

objek matematika kunci

to describe many worlds is called superposition.

untuk menggambarkan banyak dunia disebut superposisi.

To understand what it is, let's look at this simple system.

Untuk memahami apa maksudnya, mari kita lihat sistem sederhana ini.

You just need three bits to describe it.

Anda hanya perlu tiga koin untuk menjelaskannya.

Each coin is a two-state system.

Setiap koin adalah sistem dua kondisi.

Heads or tails,

Gambar atau angka,

zero or one.

nol atau satu.

We look at a start state.

Kita lihat keadaan awalnya.

If I were to know which forces act on the system,

Jika saya tahu kekuatan mana yang bekerja pada sistem,

then I can predict its trajectory and future states.

maka saya dapat memprediksi lintasannya dan keadaan masa depan.

This is how we reason in classical physics and also in everyday life.

Beginilah cara kita bernalar dalam fisika klasik dan dalam kehidupan sehari-hari.

But if you were to treat this as a quantum system,

Namun, jika Anda memperlakukan ini sebagai sistem kuantum,

then it can branch into many configurations simultaneously.

maka itu dapat bercabang menjadi banyak susunan secara bersamaan.

And we have to keep track of all those trajectories,

Lalu kita harus melacak semua lintasan itu,

interfere them to make an accurate prediction

mengganggu mereka untuk membuat prediksi akurat

of what states we are going to see in the future.

tentang keadaan apa yang akan kita lihat di masa depan.

So the equations of quantum mechanics

Jadi persamaan mekanika kuantum

tell us that at any time, any object,

memberi tahu kita bahwa setiap saat, objek apa pun,

myself or the world at large,

saya sendiri atau dunia pada umumnya

exists in a superposition of many configurations.

ada dalam superposisi dari banyak susunan.

Intriguingly, look around in this room.

Menariknya, lihatlah sekeliling di ruangan ini.

We are forming a configuration too.

Kita juga membentuk susunan.

And the equations of quantum physics would suggest

Dan persamaan fisika kuantum akan menunjukkan

that we sit in different arrangements in different worlds.

bahwa kita duduk dalam pengaturan yang berbeda di dunia yang berbeda.

This superpower can be applied to computation.

Kekuatan super ini dapat diterapkan pada komputasi.

Picture a search task.

Bayangkan tugas pencarian.

By envisioning a very tall closet with a million drawers,

Dengan membayangkan lemari yang sangat tinggi dengan sejuta laci,

I place an item in one of the drawers.

saya menempatkan barang di salah satu laci.

How many drawers do you have to open to find the item?

Berapa banyak laci yang harus Anda buka untuk menemukan barangnya?

In average it will be half a million,

Seacara rata-rata, hal itu memerlukan setengah juta kali,

but if you had access to a quantum algorithm,

tetapi jika Anda memiliki akses ke algoritma kuantum,

it would only be 1,000 steps to find the item.

hanya 1.000 langkah untuk menemukan barangnya.

How in the world can this be?

Bagaimana ini bisa terjadi?

Indeed, it cannot be in a single world.

Hal tersebut tidak bisa dilakukan di dunia yang tunggal.

So here you see a good example

Jadi di sini Anda melihat contoh yang bagus

of how quantum computing can attain an advantage

tentang bagaimana komputasi kuantum dapat mencapai keuntungan

by performing computations in parallel worlds.

dengan melakukan perhitungan di dunia paralel.

Let me show you how to use a quantum computer in practice.

Saya akan tunjukkan bagaimana menggunakan komputer kuantum secara langsung.

So here you see a program in Cirq,

Jadi di sini Anda melihat program dalam Cirq,

or Python-based programming language to express quantum algorithms.

atau bahasa pemrograman berbasis Python untuk mengekspresikan algoritma kuantum.

It looks like sheet music.

Seperti lembaran musik.

Each line represents a qubit,

Setiap baris mewakili qubit,

and each box represents an operation.

dan setiap kotak mewakili operasi.

When I hit return,

Ketika saya menekan “lanjut”,

then it gets transmitted to our data center

maka itu akan dikirim ke pusat data kami

in Santa Barbara.

di Santa Barbara.

Here you actually see a live feed of one of our machines.

Di sini Anda bisa melihat siaran langsung dari salah satu mesin kami.

Actually, our most powerful quantum computers now have over 100 qubits.

Sebenarnya, komputer kuantum terkuat kami memiliki lebih dari 100 qubit.

There, the operations get translated into waveforms,

Di sana, operasinya diterjemahkan ke dalam bentuk gelombang,

electrical pulses that control the qubits.

pulsa listrik yang mengontrol qubit.

You see how the waveforms change as I change the circuit.

Anda melihat bagaimana bentuk gelombang berubah saat saya mengubah sirkuit.

So this is a simple two-qubit circuit performing quantum search.

Ini adalah sirkuit dua qubit sederhana yang melakukan pencarian kuantum.

For the programmers among you,

Untuk hadirin yang juga pemrogram,

please note how I find one item in a database of four

harap perhatikan bagaimana saya menemukan satu item dalam empat basis data

by only doing a single call to the database.

dengan hanya melakukan satu panggilan ke basis data.

This is something you could not do on an ordinary computer.

Ini adalah sesuatu yang tidak dapat Anda lakukan di komputer biasa.

So what can you do with quantum computers today?

Jadi apa yang dapat Anda lakukan dengan komputer kuantum hari ini?

We have prepared interesting quantum states

Kami telah menyiapkan keadaan kuantum yang menarik

and studied their properties.

dan mempelajari sifat-sifatnya.

This has led to dozens of publications

Hal ini memunculkan puluhan publikasi

in high-impact journals like Nature or Science.

di jurnal berdampak besar seperti Nature atau Science.

Actually, I like to think of it as creating little pieces of magic.

Sebenarnya, aku suka menganggapnya sebagai menciptakan keajaiban kecil.

For example, one state we prepared

Misalnya, satu keadaan yang kami siapkan

can be thought of as spawning a tiny traversable wormhole.

dapat dianggap sebagai menciptakan lubang cacing kecil yang dapat dilalui.

Kita bisa menggunakannya untuk belajar tentang fisika lubang cacing.

We can use it to learn about the physics of wormholes.

We can throw a qubit in

Kita bisa melemparkan qubit

and see how it reappears on the other side.

dan melihat bagaimana ia muncul kembali di sisi lain.

We made time crystals.

Kami membuat kristal waktu.

That's a cool word, isn't it?

Itu kata yang keren, bukan?

Like, who doesn't want to have a time crystal as an earring?

Seperti, siapa yang tidak ingin memiliki kristal waktu sebagai anting?

Time crystals have amazing physical properties.

Kristal waktu memiliki sifat fisika yang luar biasa.

They change periodically in time without ever exchanging energy

Mereka berubah secara berkala tanpa pernah bertukar energi

with the environment.

dengan lingkungannya.

That's the closest to a perpetual mobile

Itu hal terdekat ke mesin gerak abadi

that the laws of physics allow you to get.

yang mungkin didapat dari hukum fisika.

Or a final example, non-abelian anyons.

Atau contoh terakhir, anyon non-abelian.

This is a mouthful,

Ini susah diucapkan,

but these are systems that change the overall properties

tetapi ini adalah sistem yang mengubah sifat keseluruhan

when exchanging two identical parts,

ketika bertukar dua bagian yang identik,

something humans have never seen before.

sesuatu yang belum pernah dilihat manusia sebelumnya.

Because envision a little house made of Lego bricks

Coba bayangkan sebuah rumah yang terbuat dari kepingan Lego

and envision swapping two bricks that look identical.

dan bayangkan menukar dua batu bata yang terlihat identik.

In everyday life, you would not notice a difference,

Dalam kehidupan sehari-hari, Anda tidak akan melihat perbedaannya,

but quantum physicists had predicted that systems can exist,

tapi fisikawan kuantum telah meramalkan bahwa bisa ada sistem yang muncul,

that exchange or change their properties

yang menukar atau mengubah sifat-sifatnya

when you exchange two identical parts.

ketika Anda menukar dua bagian yang identik.

To date, nobody has performed

Sampai saat ini, tidak ada yang melakukan

a practical application that can only be done on a quantum computer.

aplikasi praktis yang hanya dapat dilakukan di komputer kuantum.

Despite what you may have read in the press.

Terlepas dari apa yang mungkin Anda baca di media.

But today, I'm excited to tell you that we are completing the design

Namun hari ini, saya senang memberi tahu bahwa kami sedang menyelesaikan desain

of an algorithm that may lead to first commercial applications.

algoritma yang dapat mengarah ke aplikasi komersial pertama.

This quantum algorithm performs signal processing

Algoritma kuantum ini melakukan pemrosesan sinyal

to enable new ways to detect and analyze molecules

untuk memungkinkan cara-cara baru untuk mendeteksi dan menganalisis molekul

using nuclear electronic spin spectroscopy.

menggunakan spektroskopi spin elektronik nuklir.

In time, this may lead to exciting consumer applications.

Pada waktunya, ini dapat menciptakan aplikasi konsumen yang menarik.

Envision a device akin to an electronic nose

Bayangkan perangkat yang mirip dengan hidung elektronik

in your phone or smart watch.

di ponsel atau jam tangan pintar Anda.

Wouldn't it be awesome if your phone could warn you

Bukankah akan luar biasa jika ponsel dapat memperingatkan Anda

that you step into a room with dangerous viruses?

bahwa Anda masuk ke ruangan dengan virus berbahaya?

Or if your smart watch could detect free radicals in your bloodstream

Atau jam tangan pintar dapat mendeteksi radikal bebas dalam aliran darah

and tell you it's time to drink your acai juice,

dan memberi tahu sudah waktunya untuk minum jus acai Anda,

or warn you of allergens in food

atau memperingatkan tentang alergen dalam makanan

or many other truly helpful use cases.

atau banyak kasus penggunaan lain yang benar-benar bermanfaat.

To unlock more applications,

Untuk membuka lebih banyak penerapan,

you will need to build a large error-corrected quantum computer.

Anda perlu membangun komputer kuantum besar yang telah disempurnakan.

Here you see our road map.

Di sini Anda melihat peta jalan kami.

How to build a computer with a million physical qubits.

Cara membangun komputer dengan sejuta qubit fisik.

It consists of six milestones.

Ini terdiri dari enam titik pencapaian.

and we achieved already the first two.

dan kami sudah mencapai dua yang pertama.

Prior to 2019,

Sebelum 2019,

nobody had shown a beyond classical computation on a quantum computer.

tak ada yang pernah menunjukkan perhitungan

yang melampaui batasan komputasi klasik pada komputer kuantum.

We were the first to demonstrate it.

Kami adalah orang pertama yang menunjukkannya.

Our chip could perform a computation

Cip kami dapat melakukan perhitungan

that the then-fastest supercomputer would have needed 10,000 years to do.

yang superkomputer tercepat butuh 10.000 tahun untuk melakukannya saat itu.

But recently, we repeated this experiment.

Namun baru-baru ini, kami mengulangi percobaan ini.

And now, Frontier, today's top supercomputer,

Dan sekarang, Frontier, superkomputer teratas saat ini,

would need one billion years to perform this computation.

akan membutuhkan satu miliar tahun untuk melakukan perhitungan ini.

This dramatic growth in compute power corroborates Neven's Law,

Pertumbuhan dramatis dalam daya komputasi ini menguatkan Hukum Neven,

which says that the power of quantum computers will grow

yang mengatakan bahwa kekuatan komputer kuantum akan tumbuh

at a double exponential rate.

pada tingkat eksponensial ganda.

In 2023, we achieved the second milestone.

Pada tahun 2023, kami sampai ke pencapaian kedua.

We demonstrated again for the first time

Sekali lagi kami menunjukkan untuk pertama kalinya

that quantum error correction is a scalable technology.

bahwa koreksi kesalahan kuantum adalah teknologi yang dapat diskalakan.

Error correction sounds boring, but it's crucial.

Koreksi kesalahan terdengar membosankan, tetapi sangat penting.

Today, our two-qubit operations have an error rate of 1 in 1,000.

Saat ini, operasi dua qubit kami memiliki tingkat kesalahan 1 dalam 1.000.

That means that in every 1,000 steps or so,

Itu berarti bahwa dalam setiap 1.000 langkah atau lebih, komputer

the quantum computer will crash.

kuantum akan macet.

To improve this,

Untuk memperbaiki ini,

we combine many physical qubits to a logical qubit

kami menggabungkan banyak qubit fisik ke qubit logis

to reduce the error rate to 1 in a billion or even less.

untuk mengurangi tingkat kesalahan

menjadi 1 dalam satu miliar atau bahkan kurang.

We are about halfway through our road map,

Kami hampir setengah jalan melalui peta jalan kami,

and we are optimistic that we will complete it

dan kami optimis bahwa kami akan

before the end of this decade.

menyelesaikannya sebelum akhir dekade ini.

We have done analytical and numerical studies

Kami telah melakukan studi analitis dan numerik

to predict which algorithms will be impactful

untuk memprediksi algoritma mana yang akan berdampak

on such a large quantum computer.

pada komputer kuantum sebesar itu.

A class of applications we like and we call Feynman's killer app,

Kelas aplikasi yang kami sukai dan kami sebut aplikasi pembunuh Feynman,

is the simulation of systems where quantum effects are important.

adalah simulasi sistem di mana efek kuantum penting.

This is relevant for designing more effective,

Ini relevan untuk merancang obat yang lebih efektif

more targeted medicines.

dan lebih bertarget.

Specifically, we have worked with a pharmaceutical company

Secara khusus, kami telah bekerja dengan perusahaan farmasi

on algorithms to describe cytochrome P450.

pada algoritma untuk menggambarkan sitokrom P450.

This group of enzymes metabolizes about 75 percent of the drugs we take.

Kelompok enzim ini memetabolisme sekitar 75 persen obat yang kita konsumsi.

Or the design of lighter, faster-charging batteries

Atau desain baterai yang lebih ringan dan lebih cepat

that can hold a larger charge for electric cars

yang dapat menahan muatan lebih besar untuk mobil listrik

or even electric airplanes.

atau bahkan pesawat listrik.

Or to hasten the design of fusion reactors to help with climate change,

Atau untuk mempercepat desain reaktor fusi untuk membantu perubahan iklim,

arguably humanity's most urgent challenge.

yang bisa dibilang tantangan paling mendesak umat manusia.

A recent result is a novel algorithm

Penemuan terbaru adalah algoritma baru

that delivers significant speed up for optimization.

yang memberi percepatan yang signifikan untuk pengoptimalan.

This is a big deal

Ini adalah masalah besar

because optimization problems are ubiquitous

karena masalah optimasi ada di mana-mana

in engineering, finance or machine learning.

dalam teknik, keuangan atau pembelajaran mesin.

A way to think about this result is in the future,

Cara untuk memikirkan hasil ini adalah di masa depan,

when an AI will play chess or Go against the quantum AI,

ketika AI akan bermain catur atau melawan AI kuantum,

the quantum AI will win.

AI kuantum akan menang.

This result shows that quantum computers

Hasil ini menunjukkan bahwa komputer kuantum

will become a must-have capability

akan menjadi kemampuan yang harus dimiliki

to serve foundational computational tasks.

untuk melayani tugas-tugas komputasi dasar.

I'm also very interested in the intersection of physics

Saya juga sangat tertarik dengan persimpangan fisika

and neurobiology.

dan neurobiologi.

Quantum information science

Ilmu informasi kuantum

may enable us to answer one of humanity's deepest questions:

memungkinkan kita untuk menjawab

salah satu pertanyaan terdalam umat manusia:

What creates conscious experience?

Apa yang menciptakan pengalaman sadar?

An attractive conjecture is that consciousness

Dugaan yang menarik adalah bahwa kesadaran

is how we experience the emergence

adalah bagaimana kita mengalami munculnya

of a single classical world

satu dunia klasik dari

out of the many the multiverse is composed of.

begitu banyak multisemesta yang ada.

With academic collaborators,

Dengan kolaborator akademis,

I have started a program to experimentally test this conjecture

saya telah memulai program untuk menguji dugaan ini secara eksperimental

using methods of quantum neurobiology.

menggunakan metode neurobiologi kuantum.

If our conjecture is correct,

Jika dugaan kita benar,

this would allow us to expand human consciousness in space,

ini memungkinkan kita untuk memperluas kesadaran manusia dalam ruang,

time and complexity.

waktu, dan kompleksitas.

In conclusion,

Sebagai kesimpulan,

we are making steady progress

kami membuat kemajuan

towards building the world's first useful quantum computer

yang mantap untuk membangun komputer kuantum pertama yang berguna di dunia

and applying its enormous power to important challenges.

dan menerapkan kekuatannya yang sangat besar untuk tantangan penting.

A quantum computer will be a gift to future generations,

Komputer kuantum akan menjadi hadiah untuk generasi mendatang,

giving them a new tool to solve problems that today are unsolvable.

memberi mereka alat baru untuk memecahkan masalah yang saat ini tak bisa dipecahkan.

Thank you.

Terima kasih.

(Applause)

(Tepuk tangan)