Jepun Memperkenalkan Komputer Kuantum Pertama yang Dibangunkan Sepenuhnya di Dalam Negara: Langkah Besar ke Arah Kedaulatan Teknologi

Pencapaian Penting Jepun dalam Pengkomputeran Kuantum: Kemerdekaan Teknologi Sepenuhnya

Jepun mencapai kejayaan bersejarah dalam pengkomputeran canggih dengan melancarkan komputer kuantum pertamanya yang dibina sepenuhnya menggunakan komponen dan perisian yang dibangunkan dalam negara. Sistem penting ini, yang kini beroperasi di Pusat Maklumat Kuantum dan Biologi Kuantum (QIQB) Universiti Osaka, menandakan detik penting dalam perjalanan teknologi Jepun—membuktikan keupayaan saintifik negara itu serta langkah strategik ke arah berdikari dalam salah satu arena teknologi paling kompetitif di dunia.

Komputer kuantum itu mula beroperasi pada 28 Julai 2025, hasil usaha kerjasama selama bertahun-tahun antara institusi penyelidikan, universiti dan rakan industri terkemuka Jepun. Dengan menggantikan semua komponen yang sebelum ini diimport dengan teknologi buatan tempatan serta menggunakan perisian sumber terbuka yang dibangunkan di Jepun, projek ini menandakan era baharu inovasi dan daya tahan rantaian bekalan negara itu.

Apakah Keistimewaan Komputer Kuantum Jepun?

Berbeza daripada komputer kuantum Jepun sebelum ini yang bergantung pada komponen atau perisian buatan luar negara, sistem baharu ini dibangunkan sepenuhnya di dalam negara. Setiap komponen penting—daripada cip kuantum hingga sistem penyejukan—direka bentuk, dikilangkan dan disepadukan di Jepun. Unit pemprosesan kuantum (QPU) yang menjadi teras sistem ini dibangunkan oleh institut penyelidikan terkemuka RIKEN, manakala komponen penting lain seperti pakej cip, perisai magnet, penapis inframerah dan jalur laluan, penguat hingar rendah serta kabel khusus semuanya dihasilkan oleh syarikat Jepun.

Komponen ini ditempatkan dalam peti sejuk pencairan, sebuah peranti kriogenik canggih yang menyejukkan cip kuantum hingga hampir sifar mutlak (hanya beberapa milikelvin melebihi -273.15°C). Suhu yang amat rendah ini diperlukan agar qubit superkonduktor—bit kuantum yang diperbuat daripada logam yang kehilangan semua rintangan elektrik pada suhu serendah itu—dapat mengekalkan keadaan kuantumnya yang halus. Sistem sokongan termasuk peti sejuk tiub denyut untuk penyejukan awal, pengawal canggih dan sumber kuasa hingar rendah, yang semuanya direka bentuk di dalam negara.

Dari segi perisian, sistem ini menggunakan Open Quantum Toolchain for Operators and Users (OQTOPUS), himpunan alat sumber terbuka yang dibangunkan sepenuhnya di Jepun. OQTOPUS menyediakan semua keperluan untuk memprogram, mengendalikan dan memantau komputer kuantum, termasuk enjin teras, modul awan dan antara muka pengguna grafik. Pendekatan sumber terbuka ini bukan sahaja menggalakkan kerjasama dan ketelusan, malah memastikan Jepun mengekalkan kawalan penuh terhadap ekosistem pengkomputeran kuantumnya.

Bagaimanakah Pengkomputeran Kuantum Berfungsi, dan Mengapa Ia Revolusioner?

Komputer kuantum beroperasi berdasarkan prinsip yang berbeza secara asas daripada komputer klasik. Komputer tradisional menggunakan bit yang mewakili sama ada 0 atau 1, manakala komputer kuantum menggunakan qubit, yang boleh berada dalam berbilang keadaan serentak hasil fenomena kuantum seperti superposisi dan keterikatan. Ini membolehkan komputer kuantum memproses banyak pengiraan secara selari, sekali gus berpotensi menyelesaikan masalah yang kini tidak mampu ditangani walaupun oleh superkomputer terpantas di dunia.

Sebagai contoh, komputer kuantum berpotensi merevolusikan:

• Penemuan ubat: Mensimulasikan interaksi molekul pada peringkat kuantum untuk mempercepat pembangunan ubat baharu.
• Sains bahan: Mereka bentuk bahan baharu dengan ciri yang disesuaikan melalui pemodelan interaksi kuantum.
• Pengoptimuman: Menambah baik logistik, pengurusan trafik dan operasi rantaian bekalan dengan menilai pelbagai kemungkinan senario dengan pantas.
• Pembelajaran mesin: Mempertingkat kecerdasan buatan dengan membolehkan analisis data yang lebih pantas dan kompleks.

Namun, membina komputer kuantum yang praktikal amat mencabar. Qubit sangat sensitif terhadap persekitarannya, malah gangguan sekecil-kecilnya boleh menyebabkan ralat dalam pengiraan. Apabila bilangan qubit meningkat, semakin sukar untuk mengekalkan keadaan kuantumnya dan membetulkan ralat. Sebab itulah sebahagian besar penyelidikan semasa tertumpu pada pembetulan ralat kuantum dan peningkatan kestabilan sistem kuantum.

Usaha Jepun ke Arah Berdikari dalam Teknologi Kuantum: Siapakah yang Menjayakannya?

Komputer kuantum Osaka terhasil daripada kerjasama luas antara pihak akademik, kerajaan dan industri. Rakan kongsi utama termasuk RIKEN (yang membangunkan cip kuantum), ULVAC dan ULVAC CRYOGENICS (sistem kriogenik), e-trees.Japan, QuEL, QunaSys, Systems Engineering Consultants, TIS dan Fujitsu. Konsortium ini memastikan setiap aspek projek—daripada pembuatan mikro dan kriogenik hingga sistem kawalan elektronik dan perisian—dikendalikan di dalam negara.

Sokongan kerajaan amat penting. Pembiayaan daripada Kementerian Pendidikan, Agensi Sains dan Teknologi Jepun serta Pejabat Kabinet mencerminkan kepentingan strategik teknologi kuantum terhadap masa depan saintifik dan ekonomi Jepun. Universiti Osaka, institusi terkemuka yang mempunyai sejarah panjang dalam bidang inovasi, menjadi pusat projek ini dengan memanfaatkan kepakarannya dalam sains dan kejuruteraan maklumat kuantum.

Kepentingan Teknologi dan Strategik

Dengan mencapai kemerdekaan teknologi sepenuhnya dalam pengkomputeran kuantum, Jepun mengurangkan kerentanannya terhadap gangguan rantaian bekalan global dan sekatan eksport. Keupayaan berdikari ini juga membolehkan sistem kuantum disesuaikan dan dioptimumkan dengan lebih baik mengikut keutamaan negara, daripada penyelidikan saintifik kepada aplikasi industri dan keselamatan negara.

Seperti yang dijelaskan oleh Profesor Akihiro Kubota dari Universiti Seni Tama, yang bekerjasama dalam usaha mendekatkan projek ini kepada orang ramai:

Projek ini bukan sekadar membina komputer. Ia tentang membina ekosistem inovasi, kreativiti dan kerjasama yang akan memacu masa depan Jepun dalam era kuantum.

Kemunculan Umum di Expo 2025: Memperkenalkan Pengkomputeran Kuantum kepada Orang Ramai

Komputer kuantum buatan Jepun itu membuat kemunculan umum di Expo 2025 di Osaka, yang berlangsung dari 14 hingga 20 Ogos. Pameran bertajuk “entangle moment – [quantum, ocean, universe] x art” itu dirancang untuk menjadikan teknologi kuantum lebih mudah difahami dan memberi inspirasi kepada generasi inovator seterusnya.

Pengunjung ekspo boleh berinteraksi dengan komputer kuantum itu melalui akses awan jarak jauh, menjalankan program kuantum asas dan meneroka fenomena kuantum seperti keterikatan melalui pameran interaktif. Kerjasama dengan Profesor Kubota turut menambahkan dimensi kreatif pada acara itu dengan mempamerkan karya seni yang dijana oleh komputer kuantum itu sendiri—satu gambaran jelas tentang bagaimana sains dan kreativiti boleh bertemu dalam era kuantum.

Pameran itu bertujuan menjadikan teknologi kuantum mudah diakses oleh khalayak luas, daripada pelajar dan pendidik hingga pemimpin perniagaan dan penggubal dasar. Dengan menggabungkan demonstrasi praktikal dan ekspresi seni, penganjur berharap dapat mencetuskan rasa ingin tahu dan memupuk pemahaman lebih mendalam tentang potensi kesan pengkomputeran kuantum terhadap masyarakat.

Implikasi Global: Bagaimanakah Pencapaian Kuantum Jepun Berbanding Negara Lain?

Pencapaian Jepun hadir ketika persaingan global dalam teknologi kuantum semakin sengit. Amerika Syarikat, China dan beberapa negara Eropah telah melabur dengan besar dalam penyelidikan kuantum, sementara syarikat seperti IBM, Google dan Alibaba berlumba-lumba membina mesin kuantum yang semakin berkuasa. Sehingga kini, kebanyakan komputer kuantum yang beroperasi di Jepun dan negara lain bergantung pada komponen import atau perisian proprietari daripada pembekal asing.

Dengan membina komputer kuantum sepenuhnya di dalam negara, Jepun menyertai kelompok negara yang mampu membangunkan sistem kuantum dari awal hingga akhir. Ini bukan sahaja meningkatkan keselamatan negara dan daya saing ekonomi, malah meletakkan Jepun pada kedudukan berpotensi untuk menerajui ekosistem kuantum global yang sedang berkembang. Sifat sumber terbuka OQTOPUS juga menggalakkan kerjasama antarabangsa dan perkongsian ilmu, yang berpotensi mempercepat kemajuan di seluruh dunia.

Pandangan Pakar

Penganalisis industri dan penyelidik kuantum menyifatkan projek Osaka sebagai model kedaulatan teknologi. Seperti yang dinyatakan oleh The Quantum Insider:

Penguasaan menyeluruh Jepun terhadap teknologi yang diperlukan untuk mengilang komputer kuantum dan menyepadukan sistem membuktikan bahawa ekosistem inovasi negara mampu membawa penyelidikan termaju ke dalam sistem dunia sebenar.

Sementara itu, pemerhati antarabangsa melihat projek ini sebagai pemangkin kepada penerimaan dan pemahaman teknologi kuantum yang lebih meluas. Seperti yang dilaporkan oleh GreekReporter.com:

Matlamatnya adalah untuk meningkatkan pemahaman orang ramai tentang teknologi ini dan mengetengahkan potensinya dalam membentuk industri masa depan.

Cabaran Mendatang: Perjalanan ke Arah Pengkomputeran Kuantum Praktikal

Walaupun perkembangan ini mengujakan, masih banyak halangan yang perlu diatasi sebelum komputer kuantum dapat memenuhi potensinya. Cabaran paling mendesak ialah pembetulan ralat. Qubit terkenal kerana kerapuhannya, dan gangguan kecil sekalipun boleh mencetuskan ralat yang pantas merebak dalam pengiraan. Para penyelidik sedang membangunkan algoritma canggih dan penyelesaian perkakasan untuk mengesan serta membetulkan ralat ini, namun pengkomputeran kuantum berskala besar yang praktikal masih dalam proses pembangunan.

Satu lagi cabaran ialah meningkatkan bilangan qubit sambil mengekalkan koheren dan kesalinghubungannya. Setiap qubit tambahan meningkatkan kerumitan sistem secara eksponen, sekali gus memerlukan kemajuan dalam sains bahan, kriogenik dan elektronik kawalan. Pendekatan bersepadu Jepun—yang menggabungkan kepakaran dalam semua bidang ini—meletakkan negara itu pada kedudukan baik untuk menangani halangan tersebut, namun pelaburan dan kerjasama berterusan tetap penting.

Akhir sekali, pembangunan tenaga kerja juga menjadi persoalan. Pengkomputeran kuantum memerlukan generasi baharu saintis, jurutera dan pembangun perisian yang mempunyai kemahiran khusus. Inisiatif seperti pameran Expo 2025 dan projek sumber terbuka seperti OQTOPUS penting untuk membina saluran bakat ini serta memastikan Jepun kekal di barisan hadapan inovasi kuantum.

Ringkasan

• Jepun melancarkan komputer kuantum pertamanya yang dibangunkan sepenuhnya di dalam negara, menandakan pencapaian besar dalam usaha berdikari dari segi teknologi.
• Sistem yang berpusat di Universiti Osaka ini hanya menggunakan perkakasan yang dibangunkan dalam negara dan perisian sumber terbuka (OQTOPUS).
• Komputer kuantum memanfaatkan qubit dan fenomena kuantum untuk menyelesaikan masalah yang tidak mampu ditangani komputer klasik, dengan potensi aplikasi dalam bidang perubatan, logistik dan kecerdasan buatan.
• Projek ini melibatkan konsortium luas yang terdiri daripada institut penyelidikan, universiti dan syarikat Jepun, dengan sokongan kuat kerajaan.
• Komputer kuantum itu diperkenalkan di Expo 2025 di Osaka menerusi pameran interaktif dan karya seni yang dijana kuantum untuk mendekatkan teknologi ini kepada orang ramai.
• Pencapaian Jepun mengukuhkan kedudukannya di peringkat global dalam teknologi kuantum serta menjadi contoh kedaulatan teknologi dan inovasi.
• Cabaran besar masih wujud, khususnya dalam pembetulan ralat dan peningkatan skala, namun pendekatan bersepadu Jepun meletakkan negara itu pada kedudukan baik untuk mencapai kejayaan seterusnya.