Dari membangun arsitektur hibrida hingga menjawab pertanyaan mendasar yang kompleks, fisikawan kuantum Mauro Paternostro menguraikan potensi besar yang ditawarkan dari lanskap teknologi kuantum
Kita berada di tengah-tengah kebangkitan kuantum, dimana para peneliti di dunia akademis dan industri berlomba-lomba untuk “memenangkan” perlombaan komputasi kuantum. Pasar kuantum sedang berkembang pesat, dengan sejumlah perusahaan, baik besar maupun kecil, berinvestasi dalam teknologi ini, yang didukung oleh dana besar dari pemerintah di seluruh dunia.
Mauro Paternostro, fisikawan kuantum di Universitas Palermo dan Queen's University Belfast, adalah pakar dalam pemrosesan informasi kuantum dan teknologi kuantum. Bekerja pada dasar-dasar subjek ini, timnya melakukan penelitian perintis di bidang optomekanik rongga, komunikasi kuantum, dan seterusnya. Ia juga pemimpin redaksi jurnal IOP Publishing Sains dan Teknologi Kuantum.
Dalam wawancara luas ini, Paternostro berbicara dengan Komisariat Tushna tentang pandangannya mengenai lanskap kuantum – mulai dari “empat pilar” teknologi kuantum dan arsitektur hibrida hingga perpaduan yang menjanjikan antara teknologi kuantum dan kecerdasan buatan (AI). Paternostro juga menggarisbawahi perlunya pendanaan berkelanjutan dari pemerintah untuk mewujudkan potensi sebenarnya dari teknologi yang mengubah dunia ini.
Kita telah melihat gelembung kuantum meledak selama dekade terakhir, namun apa potensi keuntungan dan risiko dari ekspansi eksponensial di perusahaan dan pendanaan teknologi kuantum di seluruh dunia?
Secara keseluruhan, gambarannya sangat positif. Pemrosesan informasi kuantum memerlukan dorongan dari industri, karena perusahaan dapat mendorong perkembangan yang lebih pragmatis yang dibutuhkan di lapangan. Perspektif yang ditawarkan industri membantu membentuk teknologi kuantum dengan cara yang lebih fokus, dalam mencapai tujuan secara keseluruhan. Pasar yang berkembang dan berkembang – baik di industri atau akademisi – sangatlah bagus.
Tapi, seperti yang Anda tunjukkan, ada pertumbuhan pesat. Meskipun sebagian besar hal tersebut merupakan hal yang baik, ada juga sedikit kekhawatiran bahwa kita mungkin akan menciptakan gelembung besar yang akan segera meledak. Jadi menurut saya ini adalah masalah kendali – kita perlu menahan diri, sembari membiarkan area penelitian tumbuh secara organik.
Saya sedikit khawatir dengan banyaknya perusahaan kecil yang tampaknya mengembangkan perangkat lunak kuantum mereka sendiri. Produk mereka tidak ada hubungannya dengan algoritma kuantum yang sebenarnya dan biasanya merupakan solusi optimasi klasik – yang memiliki kelebihan tersendiri. Namun hal-hal tersebut belum tentu merupakan apa yang saya sebut sebagai kerangka kerja kuantum.
Di sisi lain, beberapa perusahaan spin-off lebih berorientasi pada penerapan platform pemrosesan kuantum, seperti sensor kuantum. Ini sangat menarik, karena bukan hanya perhitungan kuantum yang berperan, tetapi juga hukum fisika lainnya.
Ada empat pilar yang mendasari perkembangan teknologi kuantum: komputasi kuantum; simulasi kuantum; komunikasi kuantum; dan penginderaan kuantum dan metrologi. Dan menurut saya keempatnya berkembang dengan sangat sehat.
Penginderaan kuantum tampaknya menjadi salah satu yang paling maju, bersama dengan komunikasi berkat kematangan teknologi yang dapat mereka manfaatkan. Meskipun keterlibatan industri sangat menguntungkan dan menjanjikan, kita harus waspada terhadap spekulasi liar dan “inflasi” yang timbul karena mencoba naik bus cepat, tanpa memiliki ongkos penuh untuk perjalanan tersebut.
Meskipun saya sering skeptis terhadap perusahaan kecil, terkadang Anda juga mendapat berita mengkhawatirkan dari perusahaan besar. Misalnya, perusahaan teknologi asal Tiongkok, Alibaba, memiliki minat dalam mengembangkan platform dan solusi komputasi kuantum, hingga perusahaan tersebut tiba-tiba memutuskan untuk menutup tim kuantum internalnya pada akhir tahun lalu, dengan menyatakan bahwa mereka lebih memilih fokus menjadi pemimpin dalam penelitian AI.
Apakah ini sekadar keputusan bisnis, ataukah Alibaba mencium sesuatu yang belum kita cium? Saya kira kita harus menunggu dan melihat. Secara keseluruhan, menurut saya masa depan cerah dan keterlibatan industri merupakan kabar baik.
Ada sejumlah teknologi komputasi kuantum berbeda yang bersaing untuk mendapatkan posisi teratas – mulai dari ion yang terperangkap dan titik kuantum hingga superkonduktor dan qubit fotonik. Menurut Anda mana yang paling mungkin berhasil?
Saya termasuk seorang agnostik, karena saya tidak percaya bahwa perangkat kuantum pertama yang kita buat akan sepenuhnya bersifat kuantum. Saya tahu bagi sebagian orang hal ini merupakan pandangan yang kontroversial, namun pendapat ini juga dianut oleh banyak orang di bidang saya. Menurut saya apa yang akan kita dapatkan adalah arsitektur hybrid, yang merupakan yang terbaik komputasi kinerja tinggi (HPC) akan berinteraksi dengan arsitektur komputasi kuantum.
Mungkin ini kuantum skala menengah yang bising (NISQ) arsitektur akan digabungkan dengan arsitektur HPC lengkap yang akan meningkatkan kinerjanya, atau sebaliknya. Sumber daya kuantum yang disediakan oleh perangkat hibrid semacam ini akan meningkatkan kinerja yang dapat dihasilkan HPC klasik saat ini. Saya sangat percaya pada kelayakan arsitektur hybrid semacam itu – solusi kuantum sepenuhnya masih jauh dari apa yang kita miliki sekarang.
Selain itu, saya tidak sepenuhnya yakin bahwa kita akan memiliki kemampuan untuk mengelola sumber daya besar yang diperlukan untuk memanfaatkan sepenuhnya kesenjangan dalam kekuatan komputasi yang ditawarkan oleh komputer kuantum. Tujuan jangka menengah yang bertujuan untuk mencapai arsitektur kuantum HPC hibrid ini akan menjadi arsitektur yang jauh lebih realistis – dan berpotensi sangat bermanfaat – untuk dicapai. Saya agak optimis bahwa sesuatu akan terjadi dalam hidup saya.
Anda menyebutkan bahwa sensor kuantum telah dikembangkan untuk berbagai macam aplikasi termasuk perawatan kesehatan, konstruksi, dan bahkan pengukuran gravitasi. Apa yang baru dan menarik di bidang itu?
Sensor kuantum mengembangkan kemampuan luar biasa untuk menyelidiki mekanisme yang sejauh ini sulit dipahami. Pada dasarnya, sensor-sensor ini membantu kita mendeteksi dengan lebih baik potensi efek kuantum dari gaya-gaya seperti gravitasi, yang ingin dikembangkan oleh banyak peneliti di Inggris. Sebagian besar komunitas eksperimental sedang mengejar tujuan ini – dengan pusat kuantum Universitas Birmingham yang memimpin dalam hal ini.
Saya tidak berpikir ada orang yang mengklaim bahwa ada platform eksperimental yang unggul untuk dikejar – baik atom dingin maupun optomekanik adalah salah satu yang paling menjanjikan dalam hal ini. Namun kemajuan teoritis dan eksperimental yang dicapai bidang ini sangat menarik.
Saya yakin, sensor yang dapat menyelidiki sifat dasar mekanisme fisik yang sulit dipahami akan menjadi perkembangan utama. Lalu ada perangkat penginderaan lainnya, seperti akselerometer atau pencitra yang sudah cukup mapan. Itu Program Teknologi Kuantum Nasional Inggris telah mencapai kemajuan yang signifikan dalam hal ini, dan teknologinya sudah tersedia dan cukup matang untuk memberikan dampak nyata.
Saya pikir industri harus banyak berinvestasi di bidang ini karena, selain komunikasi, penginderaan berada di garis depan penerapan teknologi kuantum pada tahap ini.
Menyiapkan suasana pasar kuantum: arah bisnis kuantum dan bagaimana hal itu dapat berkembang
Dan bagaimana dengan komunikasi kuantum?
Komunikasi kuantum mungkin merupakan contoh paling nyata di mana kemajuan akademis telah diterapkan, demi kepentingan target yang didorong oleh industri. Ini merupakan contoh luar biasa tentang apa yang dapat kami capai jika kedua komponen ini bekerja sama.
Meskipun kemajuannya luar biasa, terdapat juga aspek kontroversial, terutama ketika kita mempertimbangkan implikasi geopolitik yang lebih besar dari jaringan kuantum global. Persoalan komunikasi dan keamanan data akan menjadi hal yang penting, sehingga kita harus hati-hati mempertimbangkan implikasi yang lebih luas dari perkembangan teknologi ini. Batasan geopolitik terus berubah, dan tujuannya tidak selalu sejalan dengan tujuan ilmiah.
Apa saja bidang utama yang bersinggungan dengan AI dan teknologi kuantum? Di mana mereka bisa saling membantu satu sama lain, dan apa saja potensi masalahnya?
Ini adalah pertanyaan yang sangat penting. Tentu saja, tujuan kedua bidang ini sangat dekat – baik AI maupun komputasi kuantum didasarkan pada pengembangan algoritma baru. Kita sering mendengar orang berbicara tentang pembelajaran mesin kuantum (ML), atau AI kuantum, namun sebenarnya bukan itu maksudnya. Mereka tidak mengacu pada algoritma kuantum yang dirancang khusus untuk masalah AI atau ML. Yang mereka maksud adalah hibridisasi pembelajaran mesin klasik atau AI klasik dengan masalah kuantum.
Solusi ini akan bergantung pada lapangan dan masalah yang ingin kita atasi. Namun secara umum kita melihat teknik klasik untuk memproses kumpulan data; mengoptimalkan masalah; menyelesaikan fungsi biaya; dan mengendalikan, mengoptimalkan dan memanipulasi masalah kuantum.
Ini sangat menjanjikan, karena Anda menggabungkan yang terbaik dari kedua dunia. Dari sudut pandang teoretis, tujuannya adalah untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan pada tingkat mekanika kuantum umum yang perlu dijawab, dan mungkin masalah-masalah yang lebih besar dan rumit dalam hal skala. Kami ingin membangun alat pada tingkat algoritmik yang memungkinkan Anda mengatasi kompleksitas masalah tersebut dengan cara yang dapat disertifikasi dan terkonsolidasi.
Dan hal yang menarik adalah eksperimen sudah mulai mengejar perkembangan teoretis. Kami telah memiliki sejumlah solusi, pendekatan, dan metodologi yang telah dikembangkan dalam skenario hibrid ini yang menggabungkan ML dan pemrosesan informasi kuantum.
Saya berharap eksperimen ini diselidiki sepenuhnya dalam beberapa tahun ke depan, dan jangan sampai terjebak jika AI dan gelembung kuantum benar-benar pecah. Saya ragu hal tersebut akan terjadi, karena AI akan tetap ada, sementara ML kini menjadi alat yang tidak boleh dilewatkan oleh para analis data di seluruh dunia. Jika kita mempunyai ambisi untuk meningkatkan kompleksitas masalah yang dapat dan harus kita atasi, maka kita harus fokus pada pengembangan alat-alat ini.
Inisiatif baru apa yang sedang dilakukan di bidang ini?
Awal tahun ini, Riset dan Inovasi Inggris (UKRI) mengumumkan bahwa mereka mendanai sembilan pusat penelitian baru untuk “menghadirkan teknologi AI yang revolusioner” guna mengatasi masalah kompleks mulai dari layanan kesehatan hingga energi serta 10 penelitian lainnya untuk mendefinisikan “AI yang bertanggung jawab”. Saya tahu bahwa beberapa di antaranya memiliki komponen kuantum – terutama di bidang perawatan kesehatan, di mana solusi berbasis AI merupakan hal yang sangat mendasar, namun mungkin juga ada solusi kuantum.
Jadi saya sangat optimis mengenai penggabungan AI dan teknologi kuantum, selama pengembangan kerangka AI diatur. Saat ini, itu Komisi Eropa sedang merumuskan kerangka hukum untuk UU AI-nya, yang akan mengatasi risiko yang mungkin ditimbulkan oleh AI, dan peran global yang diharapkan UE dalam mengatur teknologi tersebut. Baik Inggris maupun Amerika telah berupaya menerapkan kerangka kerja serupa selama beberapa waktu, sehingga kita harus segera merumuskan kebijakan dan peraturan global.
Selama perkembangan ini mengikuti kebijakan yang diatur dengan kerangka kerja yang solid, interaksi AI dengan teknologi kuantum akan menciptakan mekanisme umpan balik dua arah yang berguna yang akan membantu kedua bidang tersebut tumbuh secara signifikan.
Terkait pendanaan teknologi kuantum oleh pemerintah di seluruh dunia, bidang spesifik apa yang ingin Anda investasikan lebih lanjut?
Hibah saya! Namun dalam konteks yang lebih serius, investasi di tingkat pemerintah telah tersebar luas dan substansial dalam bidang ilmu pengetahuan yang pada dasarnya masih berkembang. Dibandingkan dengan bidang-bidang lain yang menerima pendanaan ilmu pengetahuan, seperti penelitian militer atau medis, jumlah uang yang telah dikucurkan sangatlah tidak masuk akal – namun tentu saja ini merupakan hal yang sangat baik bagi kita. Manfaat dari pengeluaran pemerintah semacam ini adalah memaksa kita untuk membentuk komunitas dan mencapai tujuan bersama.
Jika kita mengacu pada empat pilar di atas, terdapat hubungan mendasar antara fisika fundamental dan perkembangan teoretis. Berbagai negara telah memilih satu atau lebih pilar yang menjadi fokusnya, bergantung pada keahlian dan sumber daya mereka. AS sangat fokus pada komputasi. Wilayah UE lebih luas sehingga situasinya lebih kompleks, namun terdapat investasi besar dalam bidang komunikasi, serta meningkatnya minat terhadap simulasi, sementara sejumlah strategi nasional UE juga berfokus pada penginderaan.
Inggris juga mencoba mencakup keseluruhan spektrum, namun mengidentifikasi beberapa topik yang sangat jelas, mulai dari pencitraan hingga komputasi, dan dari komunikasi hingga penginderaan. Ada negara seperti Finlandia yang memiliki pendekatan lebih eksperimental dan fokus pada arsitektur superkonduktor, karena mereka sudah memiliki fasilitas yang sangat besar. Singapura, sebaliknya, sedang mengembangkan penelitian yang sangat kuat dalam komunikasi kuantum berbasis satelit. Untuk sebuah negara kecil, negara ini mempunyai potensi yang sangat besar, baik dari segi bakat maupun sumber daya.
Jadi berbagai negara telah mengembangkan bidang keahlian mereka sendiri, secara organik. Dan dengan melakukan hal ini, kita semua menang sebagai sebuah komunitas – kita semua mendapatkan manfaat dari semua kemajuan yang telah dicapai. Beberapa langkah kecil, beberapa langkah tambahan, beberapa lompatan kuantum besar.
Saya pikir sangatlah penting bagi pemerintah, baik nasional maupun super nasional, untuk menyadari bahwa investasi dalam teknologi kuantum harus dipertahankan. Ini adalah bidang yang membutuhkan dukungan terus-menerus dan tidak terputus untuk mencapai tujuan mulianya. Dan kita, sebagai komunitas ilmiah, harus memberikan gambaran yang koheren dengan serangkaian tujuan yang sama, terlepas dari perbedaan yang kita miliki. Hanya dengan cara inilah kita dapat menerjemahkan teknologi kuantum ke dalam realitas yang mengubah hidup.
Sebagai pemimpin redaksi baru Sains dan Teknologi Kuantum (QST), apa visi Anda untuk jurnal ini?
Ini adalah suatu kehormatan besar, dan saya benar-benar tersanjung, namun ini juga merupakan upaya besar, mengingat lanskap jurnal terkait kuantum yang terus berkembang. Apa yang saya inginkan untuk jurnal ini adalah memastikan bahwa QST tetap menjadi salah satu cara pilihan untuk mengirimkan kontribusi terbaik. Namun saya juga ingin membantu membentuk manifesto jurnal dan tujuannya.
Oleh karena itu, prioritas pertama saya sebagai pemimpin redaksi adalah membentuk dewan eksekutif yang bersama dengan dukungan dewan editorial akan membentuk ruang lingkup dan misi jurnal dengan jelas. Hal ini kemudian akan menginformasikan perkembangan jurnal tersebut selama beberapa tahun ke depan, dipandu oleh komunitas riset kuantum. Dalam hal cakupannya, saya ingin melihat lebih banyak pembaruan eksperimental berkualitas tinggi yang mendorong penerapan teknologi kuantum.
Penerbitan IOP memiliki a kesepakatan transformatif (TA) dengan institusi Anda, dalam hal penerbitan akses terbuka. Bisakah Anda memberi tahu saya tentang hal itu?
Saya pikir ini merupakan kesepakatan yang mengubah keadaan dalam hal publikasi hasil kami. Dengan kriteria ketat yang ditetapkan oleh dewan penelitian terhadap keluaran yang didukung oleh hibah – misalnya dari Dewan Penelitian Teknik dan Ilmu Fisika (EPSRC) – dan perlunya keluaran tersebut dapat diakses sepenuhnya, dan data harus tersedia sepenuhnya bagi masyarakat, memiliki TA yang menjamin akses terbuka adalah hal yang kami perlukan. Sangat menyenangkan untuk merasa tenang bahwa IOP Publishing adalah cara yang memungkinkan untuk menerbitkan keluaran saya yang sesuai dengan EPSRC.
Selain kepatuhan pendanaan, perjanjian IOPP menghilangkan beban administratif dalam menangani tagihan biaya publikasi artikel (APC) yang sangat melegakan bagi para ilmuwan. Saya telah menganjurkan untuk memperluas inisiatif ini – dengan membuat perjanjian serupa dengan perusahaan penerbitan lain – tetapi juga memastikan bahwa eksperimen ini tidak hanya dilakukan satu kali saja dan akan hilang dalam waktu sekitar satu tahun ke depan. Kita harus menjadikannya sistemis dalam cara institusi-institusi di Inggris tidak hanya terlibat, tapi sejauh yang saya tahu, Eropa juga ikut terlibat. Hal ini harus diringkas sejak awal, sesuai dengan cara kerja institusi pendidikan tinggi dan lembaga penelitian. Memastikan adanya sinergi antara perusahaan penerbitan dan universitas atau lembaga penelitian sangatlah penting.
- Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
- PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
- PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
- PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
- PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
- Sumber: https://physicsworld.com/a/mauro-paternostro-a-vision-of-the-quantum-landscape/
