Inovasi Dari Komputer Kuantum – Bayangkanlah satu lampu di kamar Anda hidup dan mati dalam waktu yang bersamaan. Atau seekor kucing yang hidup dan mati dalam sementara yang bersamaan. Bisakah Anda membayangkannya? Tentu ini sukar dibayangkan.
Fenomena “hidup dan mati” secara sejalan itu akan kita temui dalam computer kuantum. Jenis computer ini pakai fenomena yang disebut superposisi, yaitu fenomena kuantum yang terlalu mungkin dua situasi tidak sama atau bertolak belakang terjadi dalam sementara yang bersamaan. Fenomena ini terjadi pada benda berukuran sangat kecil layaknya atom, bukan pada kucing atau ball lamp. sbotop
Para Perusahaan-perusahaan raksasa teknologi informasi layaknya Google, Microsoft, dan IBM kini tengah berlomba merealisasikan sebuah teknologi yang pada jaman mendatang dipercaya bisa berdampak besar bagi kehidupan manusia.
Mereka berlomba untuk merealisasikan computer kuantum, sebuah mesin penghitung yang pakai fisika kuantum dalam sistem penghitungannya. Mesin ini diprediksi akan memiliki kebolehan yang jauh melebihi computer yang kita pakai sementara ini. https://www.americannamedaycalendar.com/
Komputer yang biasanya kita pakai sekarang udah memberikan begitu banyak manfaat yang bisa saja tidak bisa dibayangkan oleh orang tua kita puluhan tahun silam. Komputer “klasik” ini bisa kita pakai untuk hal simple layaknya menghitung harga barang belanjaan, menyebabkan tugas sekolah, berkomunikasi lewat fasilitas sosial, hingga mengetahui wajah dan nada kita lewat kecerdasan buatan yang dimilikinya.
Manfaat yang tak terbayangkan sementara ini akan bisa terwujud pada jaman mendatang bersama dengan terwujudnya computer kuantum. Bagaimana computer kuantum bekerja? Dan bagaimana computer kuantum bisa memiliki kebolehan yang jauh melampaui computer kita sementara ini? Tulisan ini mengatakan inovasi yang begitu ambisius dan langsung bisa diwujudkan tersebut.
Komputer klasik
Komputer yang kita gunakan saat ini memproses segala informasi dalam kombinasi angka biner yang disebut bit (kependekan dari binary digit). Sebuah bit dapat berupa “1” atau “0”. Ini seperti sakelar di rumah kita yang jika kita tekan akan menghidupkan lampu di kamar dan jika kita tekan lagi akan mematikan lampu. Apa yang terlihat pada layar komputer kita saat ini adalah hasil pemrosesan dari kombinasi banyak bit.
Untuk contoh, jika kita punya dua buah bit, angka desimal 2 akan diwakilkan sebagai kombinasi bit “10” (satu-nol, bukan angka sepuluh). Dua buah bit dapat merepresentasikan angka desimal sebanyak 22 yang dimulai dari “00” yang merepresentasikan nol, “01” merepresentasikan angka desimal 1, “10” merepresentasikan angka desimal 2, dan “11” merepresentasikan angka desimal 3.
Semakin banyak bit yang kita punya semakin banyak angka desimal yang bisa direpresentasikan dan diproses, sesuai dengan rumus 2n, dengan n adalah jumlah bit. Semakin banyak bit yang digunakan dalam sebuah komputer, semakin banyak informasi yang dapat diproses oleh komputer; yang berarti semakin baik kinerja komputer tersebut dalam melakukan tugas-tugas penghitungan yang rumit.
Superposisi kuantum
Sekarang, bayangkan bagaimana jika informasi dalam bit yang tadinya hanya berupa “0” atau “1” dapat sekaligus berupa “0” dan “1” pada waktu yang bersamaan. Komputer kuantum memanfaatkan fenomena yang dinamakan superposisi, yakni fenomena kuantum yang memungkinkan dua keadaan berbeda terjadi dalam waktu yang bersamaan.
Dalam dunia mikroskopis, molekul, atom, atau elektron mampu berperilaku amat aneh dan amat tidak sama dengan dunia makroskopis yang mampu kita amati tanpa mikroskop. Benda-benda di dunia mikroskopis mampu berada di dua situasi yang tidak sama dalam satu waktu. Ini susah dibayangkan bagi kita yang terbiasa mengindera benda-benda di kurang lebih kita yang hanya mampu berada dalam salah satu berasal dari dua situasi saja dalam satu waktu.
Sebagai gambaran, kita mampu ibaratkan lampu sebagai elektron, sesudah itu hidup dan matinya lampu kita ibaratkan dengan dua situasi elektron. Di dunia mikroskopis kita mampu mendapati “lampu kuantum” ini hidup dan mati di waktu yang sama.
Seorang Fisikawan Austria Erwin Schrödinger mempunyai dongeng menarik tentang fenomena superposisi. Ia berkhayal seekor kucing yang berada di dalam kotak terisolasi dan membuka dengan dunia kuantum. Kucing Schrödinger ini sepanjang berada di dalam kotak berada dalam dua situasi yang tidak sama dalam satu waktu, yaitu hidup dan mati. Bukankah itu amat aneh dan tidak kemungkinan berlangsung di dunia makroskopis yang biasa kita lihat? Tapi layaknya itulah dunia kuantum.
Komputer kuantum memanfaatkan fenomena superposisi dalam proses penghitungannya. Sebagai alih-alih menghitung bit demi bit atau kombinasi bit demi kombinasi bit dalam satu waktu, komputer kuantum dapat menghitung secara bersamaan terhadap banyak bit atau kombinasi bit dalam satu waktu.
Secara fisik, keadaan kuantum pada komputer kuantum bisa direalisasikan oleh benda-benda kecil seukuran molekul (10-10 meter) atau yang lebih kecil. Sebagai contoh, elektron memiliki sifat intrinsik menyerupai batang magnet yang dinamakan spin. Seperti magnet, elektron dapat menunjuk ke satu arah tertentu, atas atau bawah. Dengan dua arah spin elektron yang berlawanan ini ibarat bit “0” dan “1” pada komputer klasik.
Keadaan kuantum pada spin elektron biasa dituliskan dengan |0〉 ketika menunjuk arah bawah, |1〉 ketika menunjuk ke atas, atau a|0〉 + b|1〉 ketika menunjuk ke atas dan ke bawah sekaligus. Tanda | 〉 disebut dengan “ket”, adalah representasi matematis dari suatu keadaan kuantum.
Penghitungan paralel
Bayangkan sebuah komputer klasik dengan dua bit, komputer ini hanya dapat melakukan penghitungan terhadap kombinasi bit “00”, “01”, “10”, atau “11” saja dalam satu waktu. Sekarang, jika kita punya sebuah komputer kuantum dengan dengan dua buah qubit (dibaca kiubit) (kependekan dari quantum bit), sebutan untuk bit dari komputer kuantum, komputer kuantum dapat melakukan penghitungan terhadap keempat kombinasi |00〉, |01〉, |10〉, dan |11〉 sekaligus dalam satu waktu.
Dalam pc kuantum, jadi banyak kuantitas qubit N yang digunakan dapat jadi banyak keadaan kuantum yang dapat digunakan untuk mengkalkulasi secara serentak, yang dirumuskan sebagai 2N. Tiap tambahan sebuah qubit dalam sebuah pc kuantum, kuantitas keadaan kuantum yang dapat digunakan dalam penghitungan dapat jadi dua kali lipat. Peningkatan kuantitas qubit dapat menaikkan kebolehan komputasi pc kuantum secara eksponensial.
Hal ini amat beruntung kecuali kami menghitung super rumit yang melibatkan amat banyak angka layaknya menghitung reaksi kimia berasal dari atom-atom di dalam sebuah material yang jumlahnya sanggup mencapai ribuan triliun. Apabila kita punya 128 qubit saja, kita akan punya 2128 atau 3,402823669×1038 (3,402823669 diikuti 38 angka nol) keadaan, ini jumlah yang lebih banyak dari jumlah atom dalam satu liter air.
Bisa kita membandingkan secara kasar bagaimana kinerja komputer kuantum dapat melampaui kinerja komputer klasik kita. Bayangkan jika kita punya 16 buah komputer klasik yang bekerja secara paralel dengan tiap-tiap komputer memiliki kecepatan pemrosesan 2 GHz (giga Hertz), yang berarti dapat memproses 2 miliar informasi dalam satu detik. Kita dapat melakukan 32 miliar (16 × 2 miliar) penghitungan tiap detiknya dengan 16 komputer tersebut.
Apabila kita punya satu buah saja komputer kuantum dengan 8 qubit saja, yang berarti mempunyai 256 keadaan, dan memiliki kecepatan pemrosesan yang sama yaitu 2 GHz, itu berarti kita dapat melakukan 256 dikalikan dengan 2 miliar. Ini sama dengan 512 miliar penghitungan setiap detiknya. Bayangkan betapa jauh perbedaanya dengan jumlah qubit setengah saja dari jumlah komputer klasik!
Apa yang sanggup dilakukan computer kuantum?
Dengan computer kuantum diinginkan penghitungan-penghitungan super rumit yang melibatkan angka di dalam jumlah yang sangat banyak sanggup dilakukan. Farmakolog sanggup mengkalkulasi bagaimana tiap-tiap atom di dalam sebuah obat sanggup bereaksi pada sejumlah virus dengan lebih cepat dan cermat untuk membuahkan obat yang lebih ampuh melawan penyakit.
Ilmuwan material sanggup merancang material-material baru yang sanggup mengonversi energi panas atau cahaya dari matahari secara lebih efisien. Klimatolog sanggup memprakirakan dengan lebih cermat perubahan cuaca ekstrem akibat perubahan iklim international sehingga pemerintah sanggup lakukan antisipasi untuk mengurangi pengaruh buruknya.
Anda mungkin tidak bakal pakai computer kuantum untuk meng-update standing tempat sosial, gara-gara itu bermakna fungsi computer kuantum bakal menjadi mubazir. Tapi, farmakolog, fisikawan, kimiawan, hingga ilmuwan computer bakal sangat terbantu dengan adanya computer kuantum. Akan tambah banyak inovasi-inovasi yang berfungsi bagi kelangsungan hidup manusia yang bakal dihasilkan dari penghitungan mereka pakai computer kuantum.
