Kegembiraan baru-baru ini seputar komputer kuantum sering kali menyoroti potensinya dalam merevolusi kimia kuantum – mempercepat penemuan obat, ilmu material, dan banyak lagi. Namun, analisis baru menunjukkan bahwa jalur ini mungkin jauh lebih menantang daripada yang diperkirakan sebelumnya. Meskipun komputasi kuantum telah mencapai kemajuan pesat, pertanyaan tentang aplikasi *yang mana yang benar-benar dapat membenarkan investasi besar-besaran tersebut masih tetap ada.
Janji dan Kenyataan
Ide intinya logis: komputer kuantum unggul dalam menangani banyak partikel kuantum secara bersamaan (seperti elektron dalam molekul), menjadikannya ideal untuk penghitungan energi molekul yang kompleks. Ini adalah masalah yang dihadapi oleh komputer klasik, karena kebutuhan komputasi tumbuh secara eksponensial seiring dengan ukuran molekul. Namun, penelitian baru menunjukkan bahwa dua algoritma kuantum terkemuka mungkin memiliki penggunaan praktis yang terbatas.
Kebisingan dan Toleransi Kesalahan: Tangkapan-22
Para peneliti yang dipimpin oleh Xavier Waintal di CEA Grenoble meneliti komputer kuantum skala menengah (NISQ) yang berisik dan mesin hipotetis yang toleran terhadap kesalahan. Untuk perangkat NISQ, algoritme Variational Quantum Eigensolver (VQE) dapat menghitung tingkat energi molekuler, tetapi hanya jika “kebisingan” (kesalahan) kuantum ditekan hingga tingkat yang tidak praktis. Pada dasarnya, untuk menjadikan VQE kompetitif dengan algoritma kimia klasik, Anda memerlukan komputer kuantum yang hampir bebas kesalahan – yang saat ini belum ada.
Alternatifnya, Quantum Phase Estimation (QPE), menjanjikan untuk mesin yang toleran terhadap kesalahan, namun mengalami apa yang oleh para peneliti disebut sebagai “bencana ortogonalitas”. Ini berarti bahwa ketika molekul bertambah besar, kemungkinan untuk menghitung secara akurat tingkat energi terendahnya menurun secara eksponensial. Bahkan dengan komputer kuantum yang ideal, QPE hanya akan efektif untuk kasus tertentu.
Implikasi dan Alternatif
Menurut Thibaud Louvet dari Quobly, kelayakan QPE harus dilihat sebagai tolok ukur kematangan kuantum, bukan alat kimia umum. George Booth dari King’s College London, yang tidak terlibat dalam penelitian ini, sependapat: “Sangat mudah untuk melebih-lebihkan prospek komputer kuantum… Penelitian ini menimbulkan keraguan apakah kimia kuantum benar-benar merupakan sebuah kemenangan yang cepat.”
Meskipun mengalami kemunduran, komputer kuantum masih memiliki potensi di bidang kimia. Salah satu bidang yang menjanjikan adalah simulasi bagaimana sistem kimia merespons gangguan (seperti sinar laser), yang mungkin terbukti lebih mudah diakses dibandingkan perhitungan energi murni.
Studi ini menyoroti bahwa jalan menuju supremasi kuantum dalam bidang kimia jauh lebih kompleks dari perkiraan awal, sehingga memaksa penilaian ulang terhadap prioritas investasi di bidang tersebut.
