Algoritme kuantum baru dapat membuka kunci AI dan komputasi ilmiah yang lebih cepat
Para peneliti dari Laboratorium Nasional Brookhaven Departemen Energi AS (DOE), Universitas Northeastern, Google Quantum AI, dan Universitas Texas di Austin telah mengembangkan algoritma komputasi kuantum baru yang dapat memperluas jangkauan masalah yang mampu dipecahkan oleh komputer kuantum di masa depan. Algoritme tersebut, yang dikenal sebagai kuantum Hermite transform (QHT), memperkenalkan “kuantum primitif” baru, sebuah blok bangunan komputasi mendasar yang menurut para peneliti dapat meningkatkan cara komputer kuantum memproses data, mensimulasikan sistem fisik, dan mendukung aplikasi baru seperti kecerdasan buatan (AI). Tim mempresentasikan temuannya pada Simposium ACM Tahunan ke-58 tentang Teori Komputasi (STOC 2026) di Salt Lake City. Mengatasi kekurangan elemen penyusun kuantum Tidak seperti komputer klasik, komputer kuantum mengandalkan algoritma khusus yang mengeksploitasi fenomena mekanika kuantum seperti superposisi dan keterjeratan. Meskipun kemajuan signifikan telah dicapai dalam perangkat keras kuantum, para peneliti mengatakan ekosistem perangkat lunak masih kekurangan beragam rangkaian primitif algoritmik standar yang dapat digunakan kembali di berbagai aplikasi. Transformasi kuantum Hermite yang baru dikembangkan bertujuan untuk mengisi sebagian kesenjangan tersebut. Dalam komputasi klasik, transformasi Hermite banyak digunakan dalam bidang teknik, fisika, dan pemrosesan sinyal. Ini memainkan peran penting dalam menggambarkan osilator harmonik kuantum. Model fisika dasar dan juga muncul dalam sistem berbasis Gaussian yang digunakan di seluruh pembelajaran mesin dan ilmu data. Namun, hingga saat ini, melakukan operasi serupa secara efisien pada komputer kuantum masih tetap mahal secara komputasi. Mengompresi perhitungan yang rumit Tim peneliti merancang sirkuit kuantum yang mampu melakukan transformasi Hermite hanya dengan overhead komputasi logaritmik, sehingga secara signifikan mengurangi jumlah operasi yang diperlukan dibandingkan dengan pendekatan yang ada. Algoritme ini juga menggabungkan teknik yang dikenal sebagai penerusan cepat kuantum, yang memungkinkan komputer kuantum menghitung keadaan masa depan sistem kuantum tertentu tanpa mensimulasikan setiap langkah perantara. Menurut para peneliti, kemampuan ini dapat secara signifikan mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk mempersiapkan keadaan kuantum kompleks sebelum komputasi dimulai. Ketika dikombinasikan dengan metode persiapan keadaan baru yang dikembangkan oleh tim, transformasi kuantum Hermite memberikan cara praktis untuk merepresentasikan dan menganalisis informasi kuantum dengan lebih efisien. Penerapan potensial di luar fisika kuantum Meskipun penelitian ini pada dasarnya bersifat matematis, implikasinya jauh melampaui fisika teoretis. Karena fungsi Hermite telah mendukung banyak model Gaussian yang digunakan dalam statistik, pembelajaran mesin, dan pemrosesan sinyal, para peneliti yakin kuantum primitif baru pada akhirnya dapat mendukung algoritma kuantum yang lebih efisien untuk berbagai bidang termasuk kecerdasan buatan, ilmu material, penelitian energi, dan simulasi ilmiah tingkat lanjut. Mungkin yang lebih penting, tim berpendapat bahwa memperluas perpustakaan primitif kuantum yang dapat digunakan kembali akan memungkinkan para peneliti merancang kelas algoritma kuantum yang benar-benar baru daripada berulang kali mengandalkan teknik yang sudah ada seperti transformasi kuantum Fourier. Menurut penelitian, transformasi kuantum Hermite juga menawarkan keunggulan kecepatan eksponensial dibandingkan pendekatan klasik paling terkenal untuk melakukan operasi setara dalam kondisi komputasi kuantum yang sesuai. Upaya kolaboratif Proyek ini berawal dari penelitian yang didukung oleh program Penelitian Komputasi Ilmiah Lanjutan Departemen Energi AS. Diskusi awal antara Ning Bao, asisten profesor di Northeastern University yang bekerja sama di Brookhaven National Laboratory, dan Stephen Jordan dari Google Quantum AI kemudian berkembang menjadi kolaborasi yang lebih luas yang melibatkan para peneliti dari University of Texas di Austin. Karya yang dihasilkan menggambarkan semakin besarnya penekanan pada pengembangan tidak hanya perangkat keras kuantum yang lebih kuat tetapi juga landasan matematika yang diperlukan untuk membuat komputer kuantum masa depan bermanfaat secara luas. Meskipun komputer kuantum yang toleran terhadap kesalahan yang mampu menjalankan algoritme seperti QHT dalam skala besar masih dalam pengembangan, para peneliti memandang primitif algoritme baru sebagai elemen penting yang pada akhirnya akan menentukan apa yang dapat dicapai oleh sistem kuantum di masa depan. Alih-alih mewakili aplikasi lengkap, transformasi kuantum Hermite dimaksudkan untuk menjadi alat komputasi yang dapat digunakan kembali sehingga algoritma kuantum masa depan dapat dibangun di berbagai disiplin ilmu.
Diterbitkan : 2026-07-14 06:22:00
sumber : interestingengineering.com
