Dalam apa yang disebut para ahli sebagai 'holy grail' komputasi kuantum, para peneliti akhirnya berhasil mendemonstrasikan percepatan eksponensial tanpa syarat dibandingkan komputer klasik, memenuhi janji teoretis yang selama ini hanya ada di atas kertas.
Terobosan ini dicapai oleh tim yang dipimpin oleh Daniel Lidar, profesor teknik di USC sekaligus pakar koreksi kesalahan kuantum, bersama kolaborator dari USC dan Johns Hopkins University. Dengan menggunakan dua prosesor kuantum Eagle 127-qubit milik IBM yang dioperasikan secara remote melalui cloud, para peneliti mengatasi variasi dari 'masalah Simon'—sebuah tantangan matematika yang melibatkan pencarian pola tersembunyi dan dianggap sebagai pendahulu algoritma faktorisasi Shor.
"Sebelumnya sudah ada demonstrasi percepatan yang lebih sederhana seperti percepatan polinomial," jelas Lidar, "namun percepatan eksponensial adalah jenis percepatan paling dramatis yang kita harapkan dari komputer kuantum."
Yang membuat pencapaian ini sangat signifikan adalah percepatan yang diperoleh bersifat "tanpa syarat", artinya tidak bergantung pada asumsi yang belum terbukti mengenai algoritma klasik. Klaim keunggulan kuantum sebelumnya biasanya mengharuskan asumsi bahwa tidak ada algoritma klasik yang lebih baik untuk dibandingkan. Kesenjangan performa yang ditunjukkan dalam riset ini kira-kira berlipat ganda dengan setiap variabel tambahan, menciptakan keunggulan yang tak teratasi seiring meningkatnya kompleksitas masalah.
Tim berhasil mengatasi tantangan terbesar komputasi kuantum—yakni noise dan kesalahan—dengan menerapkan berbagai teknik canggih, termasuk "dynamical decoupling", yang menggunakan rangkaian pulsa terdesain khusus untuk mengisolasi qubit dari lingkungan yang bising. Metode ini memberikan dampak paling dramatis dalam mendemonstrasikan percepatan kuantum.
Meski Lidar mengingatkan bahwa "hasil ini belum memiliki aplikasi praktis selain memenangkan permainan tebak-tebakan," dan masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan sebelum komputer kuantum dapat memecahkan masalah dunia nyata, pencapaian ini menegaskan bahwa komputer kuantum mampu memenuhi janji teoretisnya. Penelitian ini mengarah pada masa depan di mana komputasi kuantum dapat merevolusi bidang-bidang seperti kecerdasan buatan, kriptografi, penemuan obat, dan ilmu material dengan mengatasi masalah komputasi yang sebelumnya tak terpecahkan.