Quantum Computer - Secerdas Teori Quantum?

Ilustrasi quantum komputer

Apa Itu Quantum Komputer? Apa yang fisika quantum harus dilakukan dengan komputasi? Bagaimana sebuah komputer quantum bekerja dan apa yang membuatnya berbeda dari komputer ‘tradisional’? Jawabannya Quantum Komputer adalah desain komputer yang menggunakan prinsip-prinsip fisika quantum untuk meningkatkan daya komputasi dan melampaui apa yang telah, tengah, dan akan dicapai oleh komputer tradisional.

Quantum Komputer saat ini telah dibangun pada skala compact dan bekerja terus menerus meng-upgrade kemampuan dan penampilan dengan model yang lebih praktis.

Bagaimana Quantum Komputer Bekerja?

Komputer sebagaimana umumnya komputer berfungsi menyimpan data dalam format bilangan biner, yang menghasilkan serangkaian kode 1 & 0 yang dipertahankan dalam komponen elektronik seperti transistor. Setiap komponen dari memori komputer disebut sedikit dan dapat dimanipulasi melalui langkah-langkah logika Boolean sehingga perubahan bit, berdasarkan algoritma diterapkan oleh program komputer, antara modus 1 dan 0 (kadang-kadang disebut sebagai "on" dan "off"). Adapun sebuah komputer quantum, di sisi lain, akan menyimpan informasi baik sebagai, sebuah 1 0, atau superposisi quantum dari dua state/kondisi. Seperti "bit quantum," yang disebut qubit menggantikan bit biasa, memungkinkan fleksibilitas jauh lebih besar dari sistem yang biner tawarkan.

Secara khusus, sebuah Quantum Komputer akan mampu melakukan perhitungan pada tatanan yang jauh lebih besar dari besaranya komputer tradisional. Misalnya, merangkai konsep yang memiliki concern serius dan aplikasi dalam bidang kriptografi & enkripsi. Walau terdapat beberapa kekhawatiran bahwa Quantum Komputer akan sukses dan secra praktis menghancurkan sistem keuangan dunia dengan merobek setiap enkripsi keamanan komputer mereka, yang terlebih dahulu di set pada keadaan dan universalitasnya komputer tradisional.

Untuk memahami bagaimana hal kecepatan merupakan segalanya bagi Quantum Komputer, pertimbangkan saja contoh ini: Jika qubit berada dalam superposisi dari keadaan 1 dan keadaan 0, dan itu dilakukan melalu perbandingan perhitungan dengan yang lain pada posisi qubit dalam superposisi yang sama, maka satu perhitungan sebenarnya memperoleh 4 hasil: hasil 1/1, hasil 1/0, sebuah 0/1 hasil, dan hasil 0/0. Ini merupakan hasil dari terapan matematis pada sistem quantum di mana dalam kondisi decoherence, yang merupakan posisi akhir pada kondisi superposisi sampai akhirnya jatuh dalam satu kondisi saja.

Kemampuan Quantum Komputer adalah untuk mempertunjukkan perhitungan multiple secara stimultane (atau dalam bahasa lainnya dalam kondisi parallel yang juga disebut sebagai quantum parallelism).

Mekanisme fisika yang bekerja di dalam Quantum Komputer secara teoritis agak kompleks dan mengganggu intuisi. Umumnya, dijelaskan dalam hal interpretasi multi-dunia fisika quantum, dimana komputer melakukan perhitungan tidak hanya di alam semesta kita tetapi juga di alam semesta lain secara bersamaan, sedangkan berbagai qubit berada dalam keadaan quantum decoherence. 

Sejarah Quantum Komputer

Quantum Komputer bisa dilacak akarnya kembali pada pidato oleh Richard P. Feynman tahun 1959, di mana ia berbicara tentang efek miniaturisasi, termasuk gagasan pemanfaatan efek quantum untuk menciptakan komputer yang lebih kuat. (Pidato ini juga umumnya dianggap sebagai titik awal nanoteknologi.)

Tentu saja, sebelum efek Quantum Komputer bisa diwujudkan, ilmuwan dan insinyur harus lebih sepenuhnya mengembangkan teknologi komputer tradisional. Inilah sebabnya, selama bertahun-tahun, ada sedikit kemajuan langsung dalam ide-de untuk membuat saran Feynman menjadi kenyataan. Pada 1985, gagasan "logika gerbang quantum " diajukan oleh David Deutsch dari Universitas Oxford, sebagai sarana untuk memanfaatkan dunia quantum di dalam komputer. Bahkan, penelitian Deutsch pada subjek ini menunjukkan bahwa setiap proses fisik dapat dimodelkan oleh sebuah komputer quantum.

Hampir satu dekade kemudian, pada 1994, insinyur dari AT & T, Peter Shor merancang algorith yang bisa menggunakan hanya 6 qubit untuk melakukan beberapa faktorisasi dasar. Sejumlah Quantum Komputer telah dibangun. Yang pertama, 2-qubit Quantum Komputer pada tahun 1998, yang bisa melakukan perhitungan sepele sebelum kalah decoherence setelah beberapa nanodetik. Pada 2000, suatu tim berhasil membangun dengan baik sebuah 4-qubit dan 7-qubit Quantum Komputer.

Penelitian tentang hal ini masih sangat aktif, meskipun beberapa fisikawan dan insinyur mengekspresikan kekhawatiran atas kesulitan yang terlibat dalam upscaling percobaan skala penuh dari sistem Quantum Komputer. Namun, keberhasilan ini merupakan langkah-langkah awal yang menunjukkan bahwa teori bisa diterapkan lebih jauh lagi.

Kesulitan dengan Quantum Komputer

Kelemahan utama komputer quantum adalah kekuatannya: quantum decoherence. Perhitungan qubit dilakukan sementara fungsi gelombang kuantum adalah dalam keadaan superposisi antara suatu kondisi tetap, yang adalah apa yang memungkinkan untuk melakukan perhitungan menggunakan kedua kondisi tetap 1 & 0 secara bersamaan.

Namun, ketika pengukuran dari jenis apa pun dibuat untuk sistem quantum, decoherence menjadi rusak dan fungsi gelombang runtuh menjadi kondisi tetap yang tunggal. Oleh karena itu, Quantum Komputer harus entah bagaimana caranya harus terus membuat perhitungan ini tanpa memiliki pengukuran yang dilakukan sampai waktu yang tepat, ketika kemudian dapat keluar dari keadaan quantum, memiliki pengukuran yang dibutuhkan untuk membaca hasilnya, yang kemudian akan diteruskan ke seluruh sistem.

Persyaratan fisik memanipulasi sistem pada skala ini cukup besar, menyentuh semestanya superkonduktor, nanoteknologi, dan elektronik quantum, serta yang lainnya. Padahal masing-masing entitas itu sendiri merupakan bidang canggih yang masih sepenuhnya berkembang dengan jalan tersendiri.

Quantum Komputer Saat ini

Quantum Komputer bisa satu hari menggantikan chip silikon, sama seperti kisah transistoryang menggantikan tabung vakum. Tetapi untuk sekarang, teknologi ini diperlukan untuk dalam prosesi mengembangkan dan tengah berada di luar jangkauan umum. Sebagian besar penelitian dalam komputasi quantum masih sangat teoritis.

Quantum Komputer yang paling maju belum terbebas dari manipulasi lebih dari 16 qubit, yang artinya bahwa Quantum Komputer jauh dari aplikasi praktis. Namun, terdapat potensi bagus bahwa komputer quantum suatu hari bisa melakukan perhitungan cepat dan mudah, yang bila diajukan pada komputer konvensional sangat memakan waktu. 

Pada 2005 Institut Quantum Optics dan Informasi Quantum di Universitas Innsbruck mengumumkan bahwa para ilmuwan telah menciptakan qubyte pertama, atau serangkaian 8 qubit dengan menggunakan perangkap ion. Dan pada 2006 Para ilmuwan di Waterloo dan Massachusetts menemukan metode untuk kontrol quantum pada sistem 12-qubit.

Quantum kontrol menjadi lebih kompleks sebagai sistem lebih baik dalam mempekerjakan qubit. Lantas pada 2007. Perusahaan startup Kanada D-Wave menunjukkan komputer 16-qubit quantum. Komputer memecahkan teka-teki sudoku dan masalah pola lain yang cocok. Perusahaan ini lantas mengklaim akan menghasilkan sistem praktis pada 2008. 

Jika fungsional komputer quantum dapat dibangun, mereka akan berharga dalam jumlah anjak besar, dan karena itu sangat berguna untuk decoding dan encoding informasi rahasia. Kalau model semacam ini dibangun era ini, tidak ada informasi di Internet akan aman. Quantum Komputer juga bisa digunakan untuk mencari database besar dalam waktu lebih cepat dibandingkan komputer konvensional. Aplikasi lain bisa termasuk menggunakan komputer quantum untuk mempelajari mekanika quantum, atau bahkan untuk merancang komputer quantum lainnya.

Tapi, komputasi quantum masih dalam tahap awal pembangunan, dan ilmuwan komputer banyak yang percaya teknologi yang diperlukan untuk membuat sebuah komputer quantum praktis masih jauh menghitung tahun demi tahun ke depannya. Quantum Komputer harus memiliki setidaknya beberapa lusin qubit untuk dapat memecahkan masalah di dunia nyata, dan dengan demikian menjadi sebuah metode komputasi yang layak.