Assalamulaikum. Pada kesempatan kali ini saya ingin
membahas mengenai komputasi kuantum.
Pengertian Komputasi kuantum
Merupakan alat hitung yang menggunakan mekanika
kuantum seperti superposisi dan keterkaitan, yang digunakan untuk pengoperasian
data. Perhitungan jumlah data pada komputasi klasik dihitung dengan bit,
sedangkan perhitungan jumlah data pada komputer kuantum dilakukan dengan qubit.
Prinsip dasar komputer kuantum adalah bahwa sifat kuantum dari partikel dapat
digunakan untuk mewakili data dan struktur data, dan bahwa mekanika kuantum
dapat digunakan untuk melakukan operasi dengan data ini. Dalam hal ini untuk
mengembangkan komputer dengan sistem kuantum diperlukan suatu logika baru yang
sesuai dengan prinsip kuantum. Dalam komputer konvensional, informasi
disampaikan sebagai bilangan biner, 0 atau 1, yang disebut bit. Sementara
itu, komputer kuantum menggunakan qubit (quantum bit) yang dapat
berada dalam keadaan 0, 1, atau superposisi 0 dan 1.
Untuk membuat komputer kuantum, kita membutuhkan
sejumlah besar qubit yang dapat bekerja bersama-sama secara
terkontrol untuk melakukan komputasi. Qubit bisa dibuat dari foton,
atom, elektron, molekul atau objek kuantum lainnya, yakni setiap objek yang
sifat dualisme partikel dan gelombangnya cukup kentara.
Sayangnya, qubit sangat susah untuk dimanipulasi karena keadaan
superposisi kuantum dari qubit dengan mudah dihancurkan dengan
sedikit gangguan saja. Fenomena terkait hal ini dikenal
sebagai decoherence, yang membuat qubit tidak dapat bekerja
sebagaimana harusnya. Nah, riset untuk membuat komputer kuantum pada masa
sekarang ini banyak difokuskan untuk
menghilangkan decoherence tersebut. Komputer kuantum secara nyata dan
fisik yang layaknya komputer konvensional memang belum benar-benar hadir di
hadapan kita. Tetapi, para fisikawan optimistis, dengan algoritma kuantum yang
sudah mapan disertai perkembangan peralatan eksperimen, mudah-mudahan komputer
kuantum komersial bisa segera kita nikmati. Faktanya, saat ini bahkan sudah ada
perusahaan bernama D-wave yang mulai mengomersialkan desain komputer kuantum
dan algoritma kuantum. Selain itu, ada Alibaba, Google, dan Microsoft yang
secara independen masuk investasi serta riset ke arah komersialisasi komputer
kuantum. Tentunya kita berharap akan ada orang Indonesia pula yang turut
berkontribusi dalam bidang ini.
Cara kerja komputasi kuantum
Kegunaan yang paling menjanjikan untuk perangkat
komputer kuantum itu adalah untuk melakukan pencarian kuantum dan anjak
kuantum. Untuk memahami bagaimana pencarian kuantum bekerja, bayangkan jika
Anda mencari nama dan nomor telepon tertentu pada Yellow Pages atau buku
telepon dengan cara konvensional. Jika buku telepon tersebut memiliki 10.000
entri, rata-rata Anda perlu melihat sekitar setengah dari jumlah itu, yakni 5.000
entri, sebelum Anda berpotensi menemukan nama dan nomor yang dicari. Algoritma
pencarian kuantum hanya perlu menebak 100 kali. Dengan 5.000 tebakan, sebuah
komputer kuantum mampu menemukan 25 juta nama pada buku telepon tersebut.
Perbedaan komputasi kuantum dengan
computer klasik
Dapat mulai dengan mengamati secuil satuan informasi
yang disebut satu bit, yaitu satu sistem fisis yang dapat dinyatakan dalam satu
di antara dua keadaan (dua nilai logik) yang berbeda: ya atau tidak, benar atau
salah, 0 atau 1. Satu bit informasi dapat diberikan oleh dua keadaan polarisasi
cahaya atau dua keadaan elektronik suatu atom. Namun, jika satu atom dipilih
untuk merepresentasikan satu bit informasi maka menurut mekanika kuantum di
samping kedua keadaan elektronik yang berbeda, atom tersebut dapat pula berada
dalam keadaan superposisi (paduan) dua keadaan tersebut. Atom tersebut dapat
berada pada keadaan 0 dan 1 secara serentak. Secara umum, satu sistem kuantum
dengan dua keadaan atau quantum bit (qubit) dapat dibuat berada dalam suatu
keadaan superposisi dari kedua keadaan logiknya. Perhatikan perbandingan
berikut. Register konvensional tiga bit dalam satu saat hanya dapat menyimpan
satu dari 8 kemungkinan keadaan yang berbeda seperti: 000, 001, 010, 011, 100,
101, 110, dan 111. Sebaliknya, suatu register kuantum tiga qubit dalam satu
saat dapat menyimpan 8 kemungkinan keadaan yang berbeda tersebut secara
serentak sebagai suatu superposisi kuantum. Jika jumlah qubit terus ditambahkan
pada register maka kapasitas penyimpanan keadaan (informasi) dalam register
akan meningkat secara eksponensial, yaitu secara serentak 3 qubit dapat
menyimpan 8 keadaan berbeda, 4 qubit dapat menyimpan 16 keadaan berbeda, dan
seterusnya sehingga secara umum N qubit dapat menyimpan sejumlah 2N keadaan
berbeda.
Sekali suatu register disiapkan dalam suatu
superposisi dari keadaan-keadaan yang berbeda, operasi-operasi pada semua
keadaan itu dapat dilakukan secara bersamaan. Sebagai contoh, jika qubit-qubit
tersimpan dalam atom-atom, pulsa laser yang diatur secara tepat dapat
mempengaruhi keadaan-keadaan elektronik atom dan mengubah superposisi awal
menjadi superposisi lain yang berbeda. Selama perubahan tersebut setiap keadaan
dalam superposisi awal terpengaruh sehingga dapat dihasilkan suatu komputasi
masif secara paralel dalam satu keping hardware kuantum. Suatu komputer kuantum
dalam satu langkah komputasi dapat melakukan operasi matematis pada 2N input
berlainan yang tersimpan dalam superposisi koheren N qubit. Untuk melakukan hal
yang sama, suatu komputer konvensional harus mengulang operasi sejumlah 2N kali
atau harus digunakan 2N prosesor konvensional yang bekerja bersamaan. Komputer
kuantum menawarkan peningkatan yang sangat luar biasa dalam penggunaan dua
sumber daya komputasi utama, yaitu waktu dan memori.
Kesimpulan
Dapat disimpulkan bahwa sistem pada komputer
konvensional (computer digital) sangat berbeda. Untuk komputer konvensional
menggunakan bit 0 dan 1. Untuk komputer kuantum menggunakan qubit 0 ,
1 dan superposisi 0 dan 1. Kecepatan komputer quantum lebih cepat
dari pada komputer konvensional (komputer digital) karena melakukan
proses secara simultan tidak secara linear seperti komputer konvensional. Saat
ini perkembangan teknologi sudah menghasilkan komputer kuantum sampai 7 qubit,
tetapi menurut penelitian dan analisa yang ada, dalam beberapa tahun
mendatang teknologi komputer kuantum bisa mencapai 100 qubit. Kita
bisa membayangkan betapa cepatnya komputer masa depan nanti. Semua perhitungan
yang biasanya butuh waktu berbulan-bulan, bertahun-tahun, bahkan berabad-abad
pada akhirnya bisa dilaksanakan hanya dalam hitungan menit.
Referensi
https://www.labana.id/view/apa-itu-komputer-kuantum-dan-bagaimana-cara-kerjanya/2017/05/04/?fullview
