Komputer quantum dapat mengenai sasaran hidrogen

Suatu komputer quantum dasar berhasil memecahkan salah satu pekerjaan penuh tantangan yang dihadapi ahli kimia sekarang ini – mengkalkulasikan energi molekular dari prinsip – prinsip dasar ilmmiah.

Meskipun dengan mengetahui energi molekul dapat membantu memprediksikan tingkat reaksi, namun tenaga komputer tetap perlu dan kompleksitas dalam mengerjakannya dari prinsip utama mendorong para ahli kimia menggunakan perkiraan, yang mungkin tidak akurat. Andrew White dari Universitas Queensland, Australia, menjelaskan bahwa studi1 pada tahun 2005 mengkalkulasikan model penuh untuk hidrogen dan helium, tetapi tidak dapat berbuat jauh. ‘Mereka mengatakan bahwa lithium yang nantinya dapat dilihat kelihatannya tidak mungkin,’ kata dia. ‘Jika anda mengambil suatu molekul dengan 100 elektron, anda bahkan tidak dapat memecahkannya dimana dengan menggunakan setiap komputer di dunia sekali waktu.’

Sekarang, White dan koleganya telah menciptakan suatu komputer yang mengeksploitasi perilaku eksotik dari sistem mekanis quantum untuk memecahkan beberapa permasalahan tersebut2. Pada suatu sistem, tenaga komputasional meningkat exponentially dengan setiap bit quantum ekstra, atau qubit, dengan memparalelkan kebutuhan mengkalkulasikan energi molekular. White menekankan bahwa seberapa menggembirakannya pendekatan ini terhadap ilmu kimia adalah: ‘Di sutau tempat 20 tahun nantinya kita tentunya akan mempunyai sistem dengan qubit 10 hingga ratusan, dimana anda bisa “membobol bank”, memperluas tenaga komputasional di dunia,’ prediksinya.

Komputer quantum yang digunakan oleh White dan koleganya untuk mengkalkulasikan energi molekular hidrogen

Sistem dari timnya White berkharakteristikan hanya dua qubit, dalam bentuk photon yang diciptakan secara simultan dengan menyinarkan sinar laser kedalam kristal. Mereka memproses hal tersebut melalui suatu gerbang logika quantum yang juga dikembangkan di Queensland, dengan menggunakan pengkomputeran algoritma quantum yang dikembangkan oleh para kolaborator dari Universitas Harvard di Amerika Serikat untuk mengkalkulasikan energi molekular hidrogen. Komputer ini membalikkan -535.58±0.03kJmol-1 energi dalam keadaan dasar pada suatu ikatan equilibrium dengan panjang 73.48pm, sesuai sepenuhnya dengan hasil yang didapatkan pada komputer konvensional.

Para ilmuwan harus bergantung pada komputer biasa untuk melakukan beberapa bagian algoritma, suatu fakta yang sekarang ini membatasi pendekatan tersebut terhadap beberapa molekul yang sangat kecil. Mereka memperkirakan bahwa untuk mereproduksi simulasi hidrogen dalam suatu cara yang dapat diskalakan akan membutuhkan empat qubit dan 522 gerbang yang sempurna. Sementara komputer dengan empat qubit sekarang ini sangatlah mungkin, White menegaskan bahwa suatu sistem dengan 522 gerbang tidaklah mungkin.

Paul Sherwood, pimpinan Science and Technology Facilities Council Inggris, kelompok komputasional ilmu kimia menyebut ini sebagai ‘suatu langkah maju yang signifikan’. ‘Sementara beberapa tantangan teknologi tetap ada, terobosan dalam pekerjaan ini memberikan prospek yang menggembirakan dimana ahli kimiawi generasi selanjutnya akan memiliki akses pada simulasi kimiawi quantum yang sangat akurat, bebas dari berbagai perkiraan – perkiraan kompleks yang diperlukan sekarang ini,’ kata dia.