Laptop Biasa Bisa Meniru Hasil Komputer Kuantum D‑Wave

Klaim Awal: Quantum Annealing Lebih Cepat dari Komputer Klasik

Eksperimen D‑Wave berfokus pada dinamika kuantum sistem spin yang tidak teratur (disordered spin systems), khususnya model transverse‑field Ising yang sering digunakan untuk mempelajari magnetisme dan material kompleks.

Masalah ini sulit disimulasikan karena jumlah kemungkinan keadaan kuantum meningkat secara eksponensial seiring bertambahnya jumlah spin yang saling berinteraksi.

Menggunakan prosesor Advantage2, D‑Wave menghasilkan sampel yang sangat cocok dengan dinamika yang diprediksi oleh persamaan Schrödinger untuk sistem tersebut.

Menurut laporan mereka:

• Prosesor kuantum dapat melakukan simulasi dalam hitungan menit.
• Metode simulasi klasik konvensional diperkirakan membutuhkan sumber daya superkomputer yang sangat besar dan waktu komputasi yang tidak realistis.

Temuan ini dipresentasikan sebagai bukti bahwa perangkat keras kuantum telah mencapai bentuk quantum computational advantage dalam simulasi material kompleks.

Hasil Tandingan dari Algoritma Klasik

Peneliti dari Flatiron Institute dan Boston University kemudian menguji ulang masalah yang sama menggunakan metode tensor network, yaitu teknik matematika yang memampatkan representasi keadaan kuantum menjadi struktur yang lebih efisien.

Dalam studi mereka, para peneliti menunjukkan bahwa tensor network dua dan tiga dimensi dapat mensimulasikan dinamika quantum annealing pada spin‑glass Ising secara akurat dan efisien di berbagai jenis kisi (lattice).

Tim tersebut menggabungkan metode evolusi tensor network dengan teknik belief propagation untuk mengikuti pertumbuhan entanglement selama evolusi waktu sistem. Dengan pendekatan ini, algoritma mampu mempertahankan representasi keadaan kuantum yang tetap ringkas namun tetap akurat.

Karena representasi tersebut tetap terkompresi, simulasi dapat dijalankan pada perangkat keras yang relatif sederhana—menunjukkan bahwa tugas yang sebelumnya dianggap mustahil bagi komputer klasik ternyata tidak selalu membutuhkan komputer kuantum berskala besar.

Mengapa Tensor Network Bisa Sangat Efektif

Kunci dari keberhasilan ini adalah struktur entanglement dalam sistem kuantum yang disimulasikan.

Analisis D‑Wave sendiri melaporkan bahwa sistem yang mereka simulasikan menunjukkan area‑law scaling of entanglement selama dinamika quench.

Detail ini sangat penting bagi kompleksitas simulasi.

Jika sebuah sistem kuantum mengikuti area law:

• Entanglement meningkat sebanding dengan batas wilayah suatu sistem, bukan volumenya.
• Keadaan kuantum sering kali dapat dikompresi secara efisien.
• Representasi tensor network tetap dapat dihitung bahkan untuk sistem yang cukup besar.

Tensor network memang dirancang untuk memanfaatkan struktur seperti ini, sehingga komputer klasik masih dapat mensimulasikan beberapa sistem kuantum banyak‑badan yang tampaknya sangat kompleks.

Apa Artinya bagi “Quantum Supremacy”

Temuan ini tidak membuktikan bahwa komputer klasik dapat meniru semua proses kuantum secara efisien. Namun hasil tersebut menunjukkan bahwa banyaknya qubit saja tidak menjamin adanya batas komputasi klasik.

Garis pemisah sebenarnya lebih halus:

• Jika sistem menghasilkan entanglement yang sangat kompleks dan mengikuti volume law, simulasi klasik biasanya menjadi sangat sulit.
• Jika entanglement tetap terstruktur atau terbatas—misalnya mengikuti area law—metode tensor network masih bisa bekerja dengan baik.

Dengan kata lain, keunggulan perangkat keras kuantum lebih bergantung pada struktur keadaan kuantum yang dihasilkan daripada sekadar jumlah qubit yang dimiliki.

Pelajaran Besar untuk Komputasi Kuantum

Kasus ini mencerminkan pola yang sering muncul dalam riset komputasi kuantum. Ketika sebuah eksperimen mengklaim keunggulan kuantum, para peneliti biasanya segera mengembangkan algoritma klasik baru untuk mencoba meniru hasil tersebut.

Alih‑alih melemahkan bidang ini, dinamika tersebut justru membantu ilmuwan memahami di mana tepatnya komputer kuantum benar‑benar unggul.

Studi dari Flatiron Institute dan Boston University menunjukkan bahwa batas antara keunggulan klasik dan kuantum bisa jauh lebih sempit—dan sangat bergantung pada struktur entanglement—dibandingkan sekadar perbandingan jumlah qubit atau kekuatan perangkat keras.

Seiring meningkatnya kemampuan perangkat kuantum, eksperimen di masa depan kemungkinan akan berfokus pada sistem yang menghasilkan dinamika kuantum yang tidak lagi dapat dikompresi oleh tensor network, sehingga memberikan demonstrasi yang lebih jelas tentang keunggulan komputasi kuantum.