Helios Quantinuum: Komputer Kuantum yang Siap Mengubah Teknologi

Perlombaan global menuju komputer kuantum generasi berikutnya semakin memanas, dan Quantinuum kini tampil sebagai salah satu pemain utama lewat peluncuran Helios — sistem komputasi kuantum terbaru mereka yang disebut sebagai yang paling akurat di dunia saat ini.

Dinamai dari dewa matahari dalam mitologi Yunani, Helios diposisikan sebagai cahaya baru yang menerangi jalan menuju era komputasi kuantum berskala industri. Dengan peningkatan signifikan pada kapasitas qubit, akurasi gerbang kuantum, serta arsitektur yang sepenuhnya didesain ulang, Helios bukan sekadar pembaruan, melainkan lompatan besar yang berpotensi mengubah banyak sektor, dari keuangan, kimia, hingga kecerdasan buatan.

 
Lompatan Akurasi: Helios Klaim Komputer Kuantum Terakurat di Dunia

Helios dibangun berdasarkan model sebelumnya, H2, namun kini membawa peningkatan radikal pada kapasitas fisiknya. Sistem ini hadir dengan 98 qubit fisik, peningkatan yang cukup besar untuk ukuran teknologi ion terperangkap yang digunakan Quantinuum. Namun bukan jumlah qubit yang membuat Helios begitu mencuri perhatian, melainkan tingkat fidelitas gerbang kuantumnya yang sangat tinggi.

Quantinuum melaporkan bahwa Helios mencapai:

• 99,9975% fidelitas gerbang satu qubit
• 99,921% fidelitas gerbang dua qubit di seluruh pasangan

Angka ini bahkan melampaui tingkat akurasi kebanyakan komputer kuantum komersial lain di pasar saat ini, dan menjadi fondasi kuat bagi berbagai eksperimen kuantum yang membutuhkan presisi ekstrem.

CEO Quantinuum, Rajeeb Hazra, menyebut Helios sebagai “sebuah keajaiban sejati, gabungan tanpa cela antara perangkat keras dan perangkat lunak yang menciptakan platform penemuan yang belum pernah ada sebelumnya.”

 
Digunakan oleh SoftBank dan JPMorgan: Bukti Kesiapan Industri

Sebelum dirilis secara publik, Helios telah menjalani fase akses awal selama dua bulan. Selama periode ini, beberapa perusahaan besar seperti SoftBank Corp. dan JPMorgan Chase sudah menjajal kemampuan sistem tersebut untuk kebutuhan dunia nyata.

Beberapa contoh penggunaan yang dilakukan mitra tersebut meliputi:

• Simulasi keuangan tingkat lanjut, termasuk analisis risiko dan portofolio kompleks yang sangat sulit dipecahkan menggunakan komputer klasik.
  Penelitian ilmu material, khususnya simulasi struktur molekuler dan material baru.
• Eksperimen superkonduktivitas suhu tinggi, sebuah bidang penelitian yang terkenal membutuhkan daya komputasi sangat besar karena kompleksitas interaksi elektron di dalam material.

Quantinuum menyebut hasil uji coba ini sebagai bukti bahwa Helios tidak hanya kuat dalam benchmark laboratorium, tetapi juga siap digunakan untuk kebutuhan industri berskala besar (enterprise-grade).

Untuk memperjelas keunggulan Helios, Quantinuum merilis data benchmark berdasarkan Random Circuit Sampling (RCS), standar yang dipakai Google untuk mengklaim “quantum supremacy” pada 2019.

Hasilnya mencolok: untuk menyamai kemampuan Helios berdasarkan perhitungan fidelitas, sebuah superkomputer klasik akan membutuhkan daya setara gabungan seluruh bintang yang terlihat, atau sekitar 10^48 watt. Helios hanya memerlukan daya sebesar satu rak server pusat data. Perbandingan ini menggambarkan lompatan efisiensi energi yang sangat besar dan menjadi indikator bahwa komputasi kuantum mulai menunjukkan keunggulan nyata atas komputer klasik.

 
Inti Teknologi: Mesin Kuantum Dengan Arsitektur Baru

Keunggulan Helios tidak hanya berasal dari performa, tetapi juga dari arsitektur perangkat kerasnya yang benar-benar baru. Di dalam Helios terdapat unit pemrosesan kuantum (QPU) yang menggunakan teknologi ion terperangkap, di mana atom bermuatan dikendalikan dengan presisi menggunakan medan elektromagnetik.

Ion-Junction: “Persimpangan Lalu Lintas” Bagi Qubit

Salah satu inovasi utama Helios adalah sistem ion-junction, struktur yang berfungsi seperti “persimpangan jalan” bagi qubit. Dengan sistem ini, ion dapat bergerak melalui sebuah jaringan berbentuk cincin yang memiliki area penyimpanan, cache, serta area komputasi.

John Gaebler, Chief Scientist Quantinuum, mengungkapkan rasa takjubnya terhadap desain tersebut:

“Ketika pertama kali melihat sketsa cincin penyimpanan ion dengan persimpangan dan jalur gerbang yang ditarik di atas tisu, saya langsung menyukai idenya. Melihatnya terwujud melalui kerja keras tim adalah pengalaman yang tak bisa dijelaskan.”

Mengatasi Masalah Besar: Error dan Waktu Tunda

Salah satu tantangan terbesar dalam dunia komputasi kuantum adalah error dan noise, yang dapat merusak hasil komputasi. Helios dirancang untuk meminimalkan hal ini dengan memungkinkan qubit bergerak bebas antara zona memori, cache, dan logika.

Pada sistem sebelumnya, qubit cenderung statis dan harus mengalami operasi “swap” berurutan jika perlu berpindah tempat. Operasi swap ini menambah waktu komputasi dan meningkatkan risiko error. Desain Helios menyelesaikan masalah tersebut secara elegan melalui arsitektur yang mendukung operasi paralel, sehingga lebih cepat dan lebih stabil.

Konektivitas All-to-All dengan QCCD

Arsitektur QCCD (quantum charge-coupled device) yang digunakan Helios memungkinkan konektivitas penuh, di mana setiap qubit dapat berinteraksi langsung dengan qubit lainnya. Ini membuka pintu bagi:

• Algoritma komputasi yang lebih kompleks,
• Teknik koreksi error tingkat lanjut,
• Desain sirkuit kuantum yang jauh lebih efisien.

Teknologi ini memberikan keunggulan kompetitif dibandingkan sistem kuantum berbasis superkonduktor yang cenderung memiliki konektivitas terbatas.

Transisi dari Ytterbium ke Barium

Helios memperkenalkan perubahan besar lain: penggunaan ion barium, menggantikan ytterbium yang digunakan pada sistem sebelumnya. Barium memiliki beberapa keunggulan:

• Dapat dikendalikan dengan laser cahaya tampak, bukan ultraviolet (lebih murah dan lebih tahan lama).
• Mendukung optik industri yang telah matang.
• Memungkinkan deteksi error bocor langsung pada tingkat atom.

Semua ini meningkatkan skalabilitas dan mengurangi biaya pemeliharaan.

 
Komputasi Waktu Nyata dan Bahasa Pemrograman Guppy

Selain pembaruan perangkat keras, Helios juga membawa ekosistem perangkat lunak baru yang memungkinkan komputasi kuantum waktu nyata (real-time).

Mesin Eksekusi Real-Time
Mesin eksekusi baru ini memungkinkan:

• Program kuantum merespons hasil pengukuran di tengah proses,
• Adanya alur komputasi interaktif (bukan lagi sirkuit statis),
• Integrasi komputasi klasik berbasis GPU dengan langkah kuantum secara berselang-seling.

Dengan kemampuan ini, pengembang dapat membuat program kuantum yang lebih dinamis menggunakan:

• kondisi (if-else),
• loop,
• alokasi qubit secara dinamis.

Sebelumnya, hal-hal ini sulit dilakukan dalam sirkuit kuantum.

Bahasa Pemrograman Guppy
Quantinuum juga meluncurkan Guppy, bahasa pemrograman berbasis Python yang mendukung kontrol waktu nyata dan logika klasik di dalam kode kuantum. Guppy terintegrasi dengan:

• Platform Nexus,
• Emulator Selene,
• Standar QIR,
• NVIDIA CUDA-Q, menciptakan ekosistem pengembangan kuantum yang lengkap dan modular.

Tujuan akhirnya adalah membuat pemrograman kuantum semudah dan semodular pemrograman komputer klasik.

 
Menuju Fault-Tolerant Quantum Computing

Salah satu terobosan terbesar Helios adalah kemampuannya untuk semakin mendekati komputasi kuantum tahan gangguan (fault-tolerant) — tahap krusial yang menentukan apakah komputer kuantum bisa digunakan secara komersial dalam skala besar.

Quantinuum melaporkan bahwa mereka berhasil:

• Mencapai gerbang fault-tolerant universal,
• Meningkatkan fidelitas logis menggunakan kode Iceberg,
• Menghasilkan 94 qubit logis dari 98 qubit fisik,
• Membentuk salah satu state GHZ terbesar yang pernah dibuat.

Qubit logis yang dihasilkan memiliki performa melampaui break-even, artinya lebih akurat daripada qubit tanpa encoding koreksi error — sesuatu yang sangat langka di dunia kuantum.

Helios bahkan mampu mengelola 48 qubit logis yang dikoreksi error penuh dengan rasio encoding 2:1, sebuah pencapaian yang sebelumnya dianggap tidak mungkin.

Integrasi GPU Grace Hopper

Untuk mendukung komputasi kuantum berskala besar, Quantinuum berencana menggunakan GPU NVIDIA Grace Hopper untuk:

• melakukan decoding waktu nyata,
• menjalankan koreksi error tanpa memperlambat komputasi,
• meningkatkan stabilitas proses kuantum secara signifikan.

Gabungan teknologi Guppy, CUDA-Q, NVQLink, dan decoding GPU ini menjadi fondasi bagi komputasi kuantum fault-tolerant waktu nyata.

 
Helios: Sistem yang Dirancang untuk Terus Berkembang

Quantinuum menekankan bahwa Helios bukan sistem statis. Melalui pembaruan perangkat lunak dan kalibrasi berkala, Helios dapat:

• meningkatkan fidelitas,
• menambah efisiensi algoritmik,
• membuka fitur baru,
• memperbaiki kesalahan yang ditemukan peneliti dan pengguna di lapangan.

Sistem ini dirancang untuk bertumbuh seiring waktu, menjadikannya investasi jangka panjang bagi industri yang mulai mengadopsi komputasi kuantum.

 
Awal Babak Baru Komputasi Kuantum

Helios bukan hanya komputer kuantum baru; sistem ini mewakili arah baru bagi seluruh industri. Dengan kombinasi arsitektur canggih, akurasi tinggi, perangkat lunak waktu nyata, serta fondasi kuat untuk fault tolerance, Helios menjadi salah satu kandidat terdepan untuk memimpin era komputasi kuantum komersial.

Bagi sektor seperti keuangan, kimia, material canggih, dan AI, Helios membuka kemungkinan yang sebelumnya mustahil dicapai komputer klasik.