HONG KONG SAR – Media OutReach Newswire – Simulasi kuantum memungkinkan para ilmuwan untuk mensimulasikan dan mempelajari berbagai sistem kompleks yang sulit ditangani oleh komputer tradisional, termasuk pemodelan keuangan, keamanan jaringan, penelitian dan pengembangan obat-obatan, kecerdasan buatan dan pembelajaran mesin, dan lain-lain. Diantaranya, mengeksplorasi spektrum getaran molekul sangat penting untuk memahami sifat molekul dalam desain dan analisis molekul.

Namun, hal ini merupakan masalah komputasi jangka panjang yang tidak dapat diselesaikan secara efektif oleh superkomputer tradisional. Meskipun para peneliti bekerja keras untuk mengembangkan komputer kuantum dan algoritma untuk mensimulasikan spektrum getaran molekul, mereka saat ini terbatas pada struktur molekul sederhana karena masalah seperti akurasi dan sumber daya komputasi.

Tim peneliti Universitas Politeknik Hong Kong (PolyU) telah berhasil mengembangkan chip mikroprosesor kuantum, yang memberikan solusi baru untuk simulasi spektrum molekul yang besar dan kompleks. Tim tersebut dengan cermat merancang rencana simulasi berdasarkan superposisi kuantum dan keterikatan kuantum. Metode tradisional membutuhkan banyak waktu komputasi. Hasil penelitiannya telah dipublikasikan di Nature Communications, bertajuk “Jaringan foton skala besar berdasarkan persiapan keadaan vakum terkompresi untuk simulasi spektrum getaran molekul.” Teknologi mutakhir ini menciptakan kondisi untuk memecahkan masalah kimia kuantum yang kompleks dan juga membawa terobosan baru dalam aplikasi komputasi kuantum.

Tim peneliti dipimpin oleh Profesor LIU Ai-Qun, Ketua Profesor Teknik dan Sains Kuantum di Departemen Teknik Elektro dan Elektronik, Direktur Institut Teknologi Kuantum, Profesor Inovator Terhormat dan Akademisi Akademi Teknik Singapura, dan Dr ZHU Hui Hui, seorang peneliti pascadoktoral dan penulis pertama makalah penelitian. Upaya bersama, lembaga mitra termasuk Universitas Teknologi Nanyang, Universitas Kota Hong Kong, Institut Teknologi Beijing, Universitas Sains dan Teknologi Selatan, Institut Mikroelektronika Singapura dan Universitas Teknologi Chalmers di Swedia.

Dr. Zhu dan timnya mendemonstrasikan kemampuan hebat dari chip mikroprosesor kuantum skala besar ini melalui eksperimen. Tim menggunakan jaringan foton linier dan sumber cahaya kuantum vakum terkompresi untuk mensimulasikan spektrum getaran molekul. Chip mikroprosesor kuantum 16-bit dibuat dan diintegrasikan dalam satu chip. Tim juga mengembangkan sistem yang lengkap, termasuk pengemasan termal fotolistrik, perangkat lunak driver dan antarmuka pengguna untuk chip mikroprosesor fotonik kuantum dan modul kontrol, serta algoritma kuantum dasar yang dapat diprogram. Sistem komputer kuantum yang dikembangkan dapat menerapkan model komputasi yang berbeda.

Mikroprosesor kuantum dapat digunakan untuk menangani tugas-tugas kompleks, seperti simulasi struktur protein besar atau mengoptimalkan reaksi molekuler dengan lebih cepat dan akurat. “Metode kami dapat menembus keterbatasan tradisional dan mencapai simulasi molekuler praktis awal, dan diharapkan dapat mencapai percepatan kuantum dalam aplikasi kimia kuantum terkait,” urai Dr Zhu.

Teknologi kuantum sangat penting dalam bidang ilmu pengetahuan seperti ilmu material, kimia dan fisika benda terkondensasi. Chip mikroprosesor kuantum adalah teknologi inti komputer kuantum dan memberikan solusi teknis yang tak tergantikan untuk pemrosesan informasi kuantum.

Temuan ini membuka pintu baru untuk aplikasi praktis yang tak terhitung jumlahnya, termasuk memecahkan masalah docking molekuler dan menggunakan teknik pembelajaran mesin kuantum seperti klasifikasi grafik. “Penelitian kami telah membuka cara baru untuk memecahkan teknologi simulasi kuantum praktis. Pada langkah berikutnya, kami akan memperluas skala mikroprosesor untuk mengatasi aplikasi yang lebih kompleks dan bermanfaat bagi masyarakat,” kata Profesor Liu.

Tim ini telah membuat terobosan besar dalam teknologi kuantum dan berhasil memecahkan masalah penggunaan mikroprosesor komputasi kuantum untuk mensimulasikan spektrometer molekuler, yang merupakan tonggak penting lainnya dalam pengembangan mikroprosesor dan aplikasi komputasi kuantum.

Keterangan Foto: Penelitian yang dipimpin oleh Profesor Liu Ai-Qun,(kedua dari kiri), Ketua Profesor Teknik dan Sains Kuantum di Departemen Teknik Elektro dan Elektronik, Direktur Institut Teknologi Kuantum, dan Profesor Inovasi dan Penelitian di PolyU, telah dipublikasikan di Nature Communications. Penulis pertama adalah peneliti postdoctoral Dr Zhu Hui Hui (kedua dari kanan)