Ilmuwan telah berhasil memuat seluruh genom virus Hepatitis D ke dalam komputer kuantum untuk pertama kalinya. Ini adalah langkah awal menuju penyelesaian masalah biologis yang sering kali membuat sistem tradisional kewalahan.
Dalam rangka memperingati Hari Kuantum Sedunia, tim dari Wellcome Sanger Institute serta universitas di Oxford, Cambridge, dan Melbourne telah berhasil mengkodekan genom penuh virus Hepatitis D ke dalam perangkat keras kuantum.
Genom virus Hepatitis D ini cukup kompak, terdiri dari sekitar 1.700 pasangan basa, sehingga cocok digunakan sebagai target buktinya.
Mengompresi Informasi Genetik ke Dalam Negara Kuantum
Para peneliti menggunakan dataset yang lebih kecil untuk menguji apakah data biologis yang nyata bisa diterjemahkan ke dalam format yang bisa ditangani oleh mesin kuantum.
Genom tersebut dimuat ke dalam komputer kuantum IBM yang menggunakan prosesor Heron dengan 156-qubit. Keberhasilan pengkodean urutan ini memerlukan kompresi informasi genetik menjadi keadaan kuantum yang bisa muat dalam batas qubit yang tersedia.
Komputer tradisional kesulitan mengimbangi lonjakan data genomik, sehingga muncul hambatan pemrosesan yang memperlambat analisis variasi di antara populasi. Peralihan menuju pangenom—yang menggabungkan urutan dari banyak individu—menambahkan kompleksitas lebih lanjut.
Alih-alih mengandalkan satu urutan referensi, pangenom bercabang menjadi berbagai jalur yang mencerminkan keragaman genetik. Menemukan pola yang berguna di dalam jalur yang bercabang ini cepat menjadi sangat menuntut secara komputasi, terutama saat dataset terus berkembang.
“Tujuan kami selalu untuk mendorong batasan dari apa yang mungkin dalam genomik,” kata Dr. Sergii Strelchuk dari Universitas Oxford. “Ketika kami bekerja dengan pangenom, informasi disajikan dalam bentuk labirin yang rumit. Kami sedang membangun algoritma kuantum untuk membantu menemukan jalur terbaik dalam labirin ini ketika alat biasa, seperti komputer klasik, justru terjebak.”
Komputasi kuantum menawarkan kemungkinan jalan maju dengan mewakili banyak kemungkinan hasil sekaligus dalam keadaan qubit. Kemampuan ini bisa memungkinkan perhitungan genom tertentu berjalan jauh lebih cepat dibandingkan pendekatan klasik.
Para peneliti yang terlibat dalam proyek ini menargetkan tolok ukur pengolahan pangenom manusia secara penuh hingga 100 kali lebih cepat dibandingkan alat tradisional. Uji Hepatitis D ini tidak langsung memberikan kecepatan itu, tetapi menunjukkan jalur menuju pencapaian keunggulan kuantum pada skala yang lebih besar.
Namun, beberapa ilmuwan tetap berhati-hati mengenai seberapa cepat transisi ini dapat berlangsung. Menurut laporan dari Science.org, hingga sistem kuantum mampu menangani genom yang lebih besar dan melakukan analisis penuh, belum jelas apakah mereka akan melampaui metode klasik yang telah mapan.
Meskipun adanya batasan tersebut, memuat seluruh genom ke dalam perangkat keras kuantum adalah pencapaian teknis yang mengesankan. Tahap selanjutnya akan fokus pada memperluas pendekatan ini dan mengubah alur kerja eksperimen menjadi alat yang bisa digunakan oleh peneliti lain.
