Saya telah mengikuti komputasi kuantum secara dekat selama beberapa waktu, dan harus saya katakan — 2024 benar-benar berbeda dari siklus hype biasanya. Setiap tahun ada pengumuman yang terdengar seperti mengubah dunia, lalu tidak ada apa-apa. Tahun lalu terasa berbeda. Dalam beberapa bulan, tiga tim yang benar-benar berbeda menggunakan pendekatan yang sama sekali berbeda mencapai tonggak penting secara bersamaan. Ketika hal itu terjadi di berbagai arsitektur perangkat keras, itu benar-benar berarti sesuatu. Bidang ini bergerak, bukan hanya berputar di tempat. Izinkan saya jelaskan apa yang sebenarnya terjadi dan mengapa itu penting.

Mari mulai dengan pengumuman Willow dari Google pada Desember 2024. Ini mendapatkan semua perhatian, dan jujur, memang layak. Mereka membangun prosesor 105-qubit di fasilitas mereka di Santa Barbara dan menunjukkan sesuatu yang telah dikejar oleh para peneliti selama hampir 30 tahun. Inti dari semuanya: menambahkan lebih banyak qubit sebenarnya membuat tingkat kesalahan turun bukan naik. Saya tahu itu terdengar dasar, tapi sebenarnya tidak. Masalah utama dengan komputasi kuantum selama dekade adalah bahwa sistem yang lebih besar adalah sistem yang lebih berisik. Anda membangun lebih banyak qubit, Anda mendapatkan lebih banyak kesalahan yang menyebar ke seluruh sistem. Willow memecahkan pola itu menggunakan arsitektur koreksi kesalahan mereka. Mereka mencapai apa yang disebut operasi di bawah-treshold — titik di mana penskalaan sebenarnya membantu Anda alih-alih merugikan.

Mereka mempublikasikan detail teknisnya di Nature, yang penting karena klaim komputasi kuantum sebelumnya mendapat tanggapan yang sah. Memiliki metodologi yang terbuka untuk dikaji adalah perbedaan nyata. Benchmark yang mereka jalankan bersamaan dengan ini langsung terkenal — Willow menyelesaikan sebuah perhitungan tertentu dalam waktu kurang dari lima menit yang akan memakan waktu 10 septiliun tahun pada superkomputer klasik terbaik saat ini. Itu 10 pangkat 25. Sekitar satu juta kali umur alam semesta saat ini. Hartmut Neven, yang mendirikan Google Quantum AI pada 2012, secara garis besar mengatakan mereka sudah melewati titik impas.

Ini bagian yang jujur: tes Willow masih sempit. Itu membuktikan bahwa perhitungan tertentu secara klasik tidak mungkin dilakukan oleh chip ini, tetapi itu belum berarti Willow bisa menjalankan penemuan obat atau pemodelan iklim. Nilai sebenarnya bersifat arsitektural — menunjukkan bahwa komputasi kuantum koreksi kesalahan skala besar bukan lagi sekadar teori. Ini adalah jalur rekayasa nyata yang bisa dibangun.

Tapi Willow tidak sendirian di 2024. Delapan bulan sebelum pengumuman itu, Microsoft dan Quantinuum mempublikasikan sesuatu yang mendapatkan perhatian lebih dari para peneliti di bidangnya, meskipun kurang dikenal secara umum. Mereka menunjukkan qubit logis dengan tingkat kesalahan 800 kali lebih rendah dari qubit fisik yang mereka bangun dari. Ini adalah perbedaan kunci yang sebenarnya tidak banyak dibicarakan di luar komunitas riset. Qubit fisik adalah perangkat keras nyata — mereka berisik, sensitif terhadap suhu, getaran, segala hal. Qubit logis dibangun dengan menggabungkan beberapa qubit fisik ke dalam struktur yang menyimpan informasi secara redundan sehingga Anda bisa mendeteksi dan memperbaiki kesalahan tanpa menghancurkan perhitungan. Masalahnya selalu bahwa qubit logis membutuhkan begitu banyak qubit fisik untuk dibangun sehingga overhead-nya membuatnya tidak praktis. Pengurangan tingkat kesalahan 800x ini secara tiba-tiba membuat qubit logis tampak realistis alih-alih teoretis.

Microsoft melangkah lebih jauh pada November 2024. Bekerja sama dengan Atom Computing, mereka menciptakan dan mengentangkan 24 qubit logis menggunakan atom ytterbium netral yang sangat dingin — sebuah rekor lagi. Mereka mencapai fidelitas gerbang 99,963% untuk operasi satu-qubit dan 99,56% untuk gerbang dua-qubit. Pendekatan atom netral ini menggunakan atom yang didinginkan dengan laser yang dipegang di tempat oleh alat optik. Perangkat keras yang benar-benar berbeda dari pendekatan superkonduktor Google. Ini penting karena berarti beberapa jalur yang layak menuju komputasi kuantum toleran galat sedang berkembang secara bersamaan. Bidang ini tidak lagi bertaruh semuanya pada satu pendekatan.

Kemudian Quantinuum mendorong lebih jauh. Mereka mengentangkan 50 qubit logis pada Desember 2024 — sebuah rekor lagi. Era qubit logis bukan lagi sesuatu di masa depan. Itu sedang terjadi sekarang.

Kontribusi IBM di 2024 lebih tenang tetapi sama pentingnya jika Anda peduli dari mana komputasi kuantum praktis sebenarnya berasal. Pada November, mereka memperkenalkan prosesor Heron R2 — 156 qubit, generasi kedua dari arsitektur Heron. Jumlah qubit kurang penting dibandingkan apa yang terjadi pada performa. Tingkat kesalahan gerbang 2Q mereka turun menjadi 8 kali 10 pangkat negatif 4. Sistem ini sekarang dapat menjalankan rangkaian kuantum dengan hingga 5.000 operasi gerbang dua-qubit. Beban kerja yang sebelumnya memakan waktu lebih dari 120 jam pada perangkat keras terbaik mereka sekarang berjalan sekitar 2,4 jam. Itu sekitar 50x percepatan.

Lebih awal di 2024, IBM juga menyelesaikan tantangan 100 x 100 yang mereka tetapkan sendiri — menjalankan rangkaian 100-qubit dengan kedalaman 100 dalam beberapa jam. Ini adalah komputasi skala utilitas. Sesuatu yang tidak bisa dipaksa secara brute-force secara klasik. Ini mewakili kemajuan yang terukur dan bertahap yang telah membangun reputasi IBM.

Hasil IBM yang lebih signifikan secara teknis muncul dalam sebuah makalah Nature tentang kode koreksi kesalahan baru yang disebut kode qLDPC sepeda bivariate. Koreksi kesalahan kuantum konvensional menggunakan kode permukaan membutuhkan sekitar 3.000 qubit fisik untuk mengenkode satu qubit logis yang andal. Kode baru IBM ini mencapai penekanan kesalahan yang sebanding hanya dengan 144 qubit data ditambah 144 qubit ancilla — pengurangan overhead 10x. Keuntungan efisiensi semacam ini yang membuat komputasi kuantum toleran galat tampak kurang seperti mimpi jauh dan lebih seperti masalah rekayasa dengan solusi yang terdefinisi.

Ini bagian yang kurang sering disebut tetapi sama pentingnya. Pada Agustus 2024, NIST secara resmi menerbitkan standar kriptografi pasca-kuantum pertama — algoritma yang dirancang untuk menahan serangan dari komputer kuantum masa depan. Dua dari tiga algoritma dikembangkan oleh kriptografer Penelitian IBM di Zurich. Mengapa ini penting untuk terobosan komputasi kuantum? Karena ini adalah pengakuan konkret pertama dari badan standar global bahwa komputer kuantum yang mampu memecahkan enkripsi saat ini tidak lagi murni teoretis. Pemerintah dan perusahaan harus mulai bertransisi sekarang, sebelum komputer kuantum yang relevan secara kriptografi tiba. Timeline transisi dari publikasi standar hingga penerapan luas biasanya memakan waktu satu dekade atau lebih. Keputusan NIST 2024 memulai jam itu.

Untuk infrastruktur blockchain dan aset digital, ini langsung relevan. Skema enkripsi saat ini yang melindungi dompet dan transaksi akhirnya akan membutuhkan alternatif yang tahan kuantum. Itu bukan sebuah mungkin. Itu adalah sebuah kapan.

Oke, jadi inilah yang sebenarnya dibuktikan oleh 2024 dan apa yang tidak. Akan mudah membaca semua ini dan berpikir bahwa komputasi kuantum telah tiba. Itu tidak sepenuhnya benar, dan para peneliti yang terlibat sudah tegas tentang hal itu. Willow belum menjalankan aplikasi penemuan obat. Itu menunjukkan koreksi kesalahan di bawah-treshold dan sebuah benchmark. Kesenjangan antara itu dan komputasi yang berguna secara komersial masih cukup besar. 50 qubit logis Quantinuum dapat mendeteksi kesalahan, tetapi koreksi kesalahan penuh — mendeteksi dan memperbaiki kesalahan tanpa menghancurkan keadaan kuantum — masih merupakan masalah yang lebih sulit yang sedang dikerjakan. Rekor Atom Computing Microsoft menggunakan atom netral yang membutuhkan infrastruktur laser yang sangat canggih yang belum ada secara skala besar. Heron R2 IBM adalah sistem yang paling praktis digunakan dari sistem 2024. Itu ada di cloud kuantum IBM, klien perusahaan menjalankan beban kerja di atasnya, dan benchmark 100 x 100 menunjukkan hasil skala utilitas. Tapi prosesor Starling IBM, sistem yang sepenuhnya dikoreksi galat pertama, diproyeksikan baru akan hadir pada 2029.

Apa yang sebenarnya dibuktikan oleh 2024 lebih penting daripada apa yang tidak. Bidang ini berhenti berkembang dalam satu arah dan mulai berkembang dalam semua arah secara bersamaan — perangkat keras, koreksi galat, qubit logis, efisiensi perangkat lunak, standar kriptografi. Sebagai komunitas riset, mereka mulai bertindak kurang seperti fisika teoretis dan lebih seperti bidang rekayasa dengan tonggak yang dapat diverifikasi dan direproduksi secara independen. Terobosan terbaru dalam komputasi kuantum 2024 bukan hanya tentang satu perusahaan yang menang. Mereka tentang seluruh ekosistem yang matang sekaligus.

Melihat trajektori dari 2024 ke depan, pertanyaannya bukan lagi apakah komputasi kuantum koreksi galat skala besar mungkin. Terobosan 2024 membuktikan bahwa itu mungkin di berbagai pendekatan perangkat keras. Pertanyaan sekarang adalah pendekatan mana yang paling cepat berkembang dan seberapa cepat aplikasi yang membenarkan investasi itu muncul. Tonggak berikutnya Google adalah mencapai operasi penuh toleran galat. Peta jalan Microsoft menargetkan 50 hingga 100 qubit logis yang terentang dalam penerapan komersial dalam beberapa tahun ke depan — cukup untuk terobosan praktis dalam ilmu material atau kimia, menurut perkiraan mereka sendiri. Prosesor Starling IBM dirancang untuk menjembatani dari manfaat kuantum ke keunggulan kuantum untuk masalah yang bernilai secara komersial.

Arah dari 2024 konsisten. Kita bukan lagi bertanya apakah ini bekerja. Kita bertanya jalur mana yang menang dan seberapa cepat. Itu adalah percakapan yang benar-benar berbeda dari lima tahun lalu.