Pendahuluan

Dunia sedang mendekati era quantum advantage. Di sini, quantum advantage merujuk pada menjalankan tugas pada sistem hybrid quantum–classical sedemikian rupa sehingga:

• Kebenaran outputnya dapat diverifikasi secara ketat.
• Komputasinya menunjukkan quantum separation — memberikan efisiensi, efektivitas biaya, atau akurasi yang lebih unggul dibanding metode klasik saja.

Mencapai quantum advantage dalam waktu dekat akan mengharuskan kita menggunakan setiap tool yang tersedia untuk memaksimalkan hardware quantum saat ini. Dalam praktiknya, itu berarti menghadapi noise dan error secara langsung. Kita punya toolkit yang terus berkembang untuk mengatasi tantangan ini, termasuk error suppression, error mitigation, error detection, dan error correction. Konsep-konsep ini bisa sulit dibedakan, sebagian karena semuanya berada dalam satu kontinum menuju fault-tolerant quantum computing. Secara garis besar:

• Error suppression bertujuan mengurangi probabilitas terjadinya error tertentu sejak awal.
• Error mitigation berusaha mengurangi dampak error yang sudah terjadi terhadap hasil akhir.
• Error detection dan correction mengkodekan informasi quantum secara redundan di beberapa qubit, sehingga error dapat dideteksi dan dikoreksi melalui pemeriksaan konsistensi.

Beberapa teknik mengaburkan batasan-batasan ini. Misalnya, jika error bisa dideteksi di level circuit dan shot yang tidak valid dibuang atau dipulihkan secara probabilistik dalam post-processing, ini bisa dipandang sebagai bentuk terbatas dari error correction, meskipun tidak memiliki struktur fault-tolerant penuh dari kode error-correcting quantum.

Pauli twirling, contoh lainnya, mengubah bentuk noise sehingga berperilaku seperti proses Pauli stokastik. Ini bisa memperlambat penumpukan coherent error dan membuat teknik lain, seperti error mitigation, lebih efektif. Namun, jika berdiri sendiri, ini lebih tepat digambarkan sebagai bentuk noise tailoring, bukan murni suppression atau mitigation.

Tools ini tidak saling eksklusif. Workflow yang efektif sering menggabungkan beberapa pendekatan. Suppression dan mitigation dapat diterapkan secara luas saat ini, sementara error detection bisa digunakan di beberapa workflow untuk membuang hasil yang keliru atau memulihkan state yang benar secara probabilistik. Sementara itu, bentuk-bentuk error correction yang semakin canggih kian dapat dijangkau. Dengan memanfaatkan dan menggabungkan metode-metode ini, kita bisa membangun jalur berkelanjutan menuju fault-tolerant quantum computing. Untuk pendekatan yang efisien dalam memanfaatkan beberapa teknik error mitigation, tanpa banyak latar belakang teori, lihat tutorial ini di IBM Quantum® Platform.

Dalam kursus ini, Tools for Quantum Advantage, kita akan menjelajahi beberapa metode paling menjanjikan untuk menangani quantum noise dan error. Fokus kita adalah mengeksplorasi penerapan praktis menggunakan Qiskit, sambil memberikan cukup latar belakang teori untuk membantu kamu menentukan teknik mana yang cocok untuk kasus penggunaanmu. Kita juga akan menyoroti metode mana yang bisa digabungkan secara efektif dalam satu workflow — dan mana yang biasanya tidak bisa.

Yuk, bergabunglah bersama kami menjelajahi tools yang akan membantu membawa quantum advantage semakin dekat.