Teknologi Kuantum Tingkatkan Akurasi Prakiraan Cuaca

Terobosan baru dalam dunia komputasi kuantum kembali menunjukkan potensi besarnya untuk menyelesaikan persoalan nyata. Rigetti Computing, perusahaan pelopor komputasi hibrida kuantum-klasik, mengumumkan keberhasilannya mengembangkan solusi efektif untuk meningkatkan pemodelan cuaca dengan memanfaatkan teknologi komputer kuantum. Inovasi ini dinilai menjadi langkah penting menuju pemanfaatan praktis komputasi kuantum dalam sektor yang berdampak langsung pada kehidupan masyarakat dan perekonomian.

Dalam pengumuman terbarunya, Rigetti menjelaskan bahwa mereka membangun pendekatan berbasis pembelajaran mesin (machine learning) yang menggabungkan teknik klasik dan kuantum. Tujuannya adalah menghasilkan data radar cuaca sintetis berkualitas tinggi sekaligus meningkatkan performa model prediksi badai yang selama ini digunakan secara konvensional.

Riset ini dilakukan menggunakan sistem kuantum 32-qubit milik Rigetti. Meski masih tergolong perangkat keras kuantum generasi awal (near-term quantum hardware), hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa aplikasi praktis komputasi kuantum sudah mulai berada dalam jangkauan. Hal ini penting karena selama ini banyak pihak meragukan kesiapan teknologi kuantum untuk digunakan dalam skenario dunia nyata.

Pendiri sekaligus CEO Rigetti, Chad Rigetti, menyebut capaian tersebut sebagai fondasi menuju apa yang disebut sebagai “quantum advantage” atau keunggulan kuantum. Istilah ini merujuk pada kondisi ketika komputer kuantum mampu menyelesaikan masalah tertentu dengan cara yang lebih efisien atau lebih baik dibandingkan komputer klasik.

“Kami telah menunjukkan bahwa komputer kuantum dapat diintegrasikan secara efektif ke dalam alur kerja klasik yang sudah mapan dan mampu menjalankan tugas-tugas dengan dampak nyata,” ujarnya. Pernyataan ini menegaskan bahwa masa depan komputasi bukanlah tentang menggantikan sistem klasik sepenuhnya, melainkan mengombinasikan keduanya untuk mendapatkan hasil optimal.

Industri Bernilai Miliaran Dolar

Potensi peningkatan akurasi prakiraan cuaca bukan sekadar isu akademis. Industri prakiraan cuaca swasta di Amerika Serikat saja diperkirakan bernilai sekitar 7 miliar dolar AS dan terus bertumbuh. Berdasarkan studi tahun 2017 dari National Weather Service, pemanfaatan data cuaca yang disesuaikan untuk kebutuhan bisnis berpotensi menghasilkan nilai ekonomi hingga 13 miliar dolar AS.

Data cuaca yang lebih akurat membantu berbagai sektor, mulai dari penerbangan, pelayaran, pertanian, energi, hingga logistik. Dengan prediksi yang lebih tepat, perusahaan dapat meminimalkan risiko kerugian akibat cuaca ekstrem, sementara pemerintah dapat meningkatkan kesiapsiagaan menghadapi bencana.

Peningkatan kualitas prakiraan cuaca juga berdampak langsung pada keselamatan publik. Badai, hujan lebat, dan fenomena cuaca ekstrem lainnya dapat diprediksi lebih dini, sehingga langkah mitigasi bisa dilakukan lebih cepat dan terarah.

Peran Model Generatif dan OPC

Dalam beberapa tahun terakhir, model pembelajaran mesin generatif berkembang pesat sebagai alat untuk meningkatkan kemampuan prediksi. Salah satu model penting dalam konteks ini adalah Offshore Precipitation Capability (OPC), yang dikembangkan oleh MIT Lincoln Laboratory.

OPC merupakan jaringan saraf konvolusional yang dirancang untuk menghasilkan data sintetis menyerupai radar di wilayah yang tidak terjangkau radar cuaca tradisional, seperti lautan lepas. Model ini menggabungkan berbagai sumber data, termasuk citra satelit, data sambaran petir, serta model numerik atmosfer.

Data sintetis tersebut sangat penting untuk mendukung pengambilan keputusan di sektor strategis, seperti pengelolaan lalu lintas udara di wilayah lepas pantai, baik untuk penerbangan sipil maupun militer. Dengan cakupan radar yang terbatas di wilayah tertentu, model seperti OPC membantu menutup celah informasi yang krusial.

Integrasi Lapisan Kuantum

Dalam studi terbarunya, Rigetti menguji pendekatan kuantum hibrida dengan memanfaatkan data sintetis yang dihasilkan oleh model pembelajaran mesin kuantum terawasi. Hasilnya menunjukkan bahwa pendekatan tersebut mampu menyamai performa model klasik yang dijadikan pembanding.

Lebih jauh lagi, tim peneliti menemukan bahwa dengan mengganti satu lapisan jaringan saraf klasik pada OPC dengan lapisan konvolusional kuantum, kemampuan model dalam memprediksi cuaca buruk mengalami peningkatan. Artinya, komputer kuantum tidak perlu menggantikan seluruh sistem, cukup berperan pada bagian tertentu yang paling membutuhkan keunggulan komputasi.

Matt Reagor, Wakil Presiden Teknik Kuantum di Rigetti, menegaskan bahwa masa depan komputasi kuantum adalah kolaboratif. “Komputer kuantum akan paling bernilai ketika bekerja berdampingan dengan komputer klasik,” ujarnya. Ia menambahkan bahwa teknik yang dikembangkan dalam riset ini berpotensi diterapkan pada bidang lain seperti keuangan komputasional, genomika, hingga pemrosesan citra.

Dipresentasikan di Forum Internasional

Temuan ini akan dipresentasikan dalam lokakarya Artificial Intelligence for Humanitarian Assistance and Disaster Response pada 13 Desember, yang merupakan bagian dari konferensi virtual NeurIPS 2021. Forum tersebut dikenal sebagai salah satu ajang paling bergengsi di dunia dalam bidang kecerdasan buatan dan pembelajaran mesin.

Sebagian pendanaan riset ini berasal dari Pemerintah Amerika Serikat. Meski demikian, Rigetti menegaskan bahwa pandangan dan kesimpulan dalam penelitian tersebut merupakan tanggung jawab para penulis dan tidak mencerminkan kebijakan resmi pemerintah.

Menuju Era Baru Prakiraan Cuaca

Keberhasilan ini menunjukkan bahwa komputasi kuantum mulai bergerak dari laboratorium menuju aplikasi nyata. Meski masih dalam tahap awal, integrasi teknologi kuantum ke dalam sistem prediksi cuaca membuka peluang besar untuk meningkatkan akurasi, efisiensi, dan kecepatan analisis data atmosfer yang kompleks.

Jika pengembangan ini terus berlanjut, bukan tidak mungkin di masa depan prakiraan cuaca menjadi jauh lebih presisi, membantu dunia usaha dan pemerintah mengambil keputusan yang lebih cerdas serta melindungi masyarakat dari dampak cuaca ekstrem.

Komputasi kuantum mungkin belum sepenuhnya matang, tetapi langkah Rigetti membuktikan bahwa masa depan teknologi ini semakin dekat dengan kebutuhan nyata manusia.