Apa itu komputer kuantum?
Mesin Turing, yang dikembangkan
oleh Alan Turing pada tahun 1930an, adalah perangkat teoretis yang terdiri dari
pita rekaman dengan panjang tak terbatas yang terbagi menjadi kotak-kotak kecil.
Setiap persegi bisa memiliki sebuah simbol (1 atau 0) atau dibiarkan kosong.
Perangkat baca-tulis yang ada saat itu akan membaca simbol-simbol dan
kekosongan ini, yang memberi mesin instruksi untuk melakukan program tertentu.
Dalam mesin Turing kuantum,
perbedaannya adalah pita rekaman itu ada dalam keadaan kuantum, seperti halnya
kepala perangkat baca-tulis. Ini berarti bahwa simbol pada pita itu bisa berupa
0 atau 1, atau superposisi 0 dan 1; dengan kata lain simbol-simbolnya adalah 0
dan 1 (dan semua titik di antaranya) pada saat bersamaan. Sementara mesin
Turing biasa hanya bisa melakukan satu perhitungan sekaligus, mesin Turing
kuantum bisa melakukan banyak perhitungan sekaligus.
Komputer modern yang ada saat
ini, seperti mesin Turing, bekerja dengan memanipulasi bit yang ada di salah
satu dari dua keadaan ini: 0 atau 1. Komputer kuantum tidak terbatas pada dua
keadaan. Komputer kuantum mengkodekan informasi sebagai quantum bits, atau
qubit, yang biasa ditemukan dalam superposisi. Qubit mewakili atom, ion, foton
atau elektron dan perangkat kontrol yang bekerja bersama sebagai memori
komputer dan prosesor. Karena komputer kuantum dapat menampung banyak keadaan dan
perhitungan ini secara bersamaan, komputer kuantum memiliki berpotensi untuk
jadi jutaan kali lebih kuat daripada superkomputer paling kuat yang ada saat
ini.
Cara kerja Komputer kuantum?
Sampai saat ini, dua 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.
Apa bedanya komputer kuantum dengan komputer biasa?
Dimulai dari penjelasan bagaimana komputer normal bekerja. Unit
terkecil dari komputasi normal disebut dengan ‘bits’, yang terdiri dari dua
kondisi yakni 0 (yang biasa disebut ‘wrong state’) dan 1 (yang biasa disebut
‘right state’). Kombinasi dari ‘bits’ inilah yang kemudian dapat dieskalasi
sehingga dapat memproses banyak data sekaligus. Dan untuk memproses data hingga
muncul hasil yang kita inginkan, prosesor menggunakan metode ‘logic gate’
Kombinasi dari logic gate, yang biasa terdiri dari OR, AND,
dan lainnya inilah yang nanti akan menentukan hasil pemrosesan. Dan untuk
mengolah logika ini, mereka membutuhkan transistor sebagai ‘switch’ yang
menentukan alur logika. Namun, dalam melakukan sebuah komputasi, transistor
membutuhkan listrik yang menimbulkan panas, karena adanya ‘hambatan’. Untuk
mengakali hal ini, para perusahaan semikonduktor seperti AMD dan Intel membuat
chipset mereka berukuran sangat kecil. Bahkan saat ini, AMD telah berhasil
membuat chipset hingga sekecil 7nm.
Di sisi lain, hal ini juga akan menjadi hambatan. Semakin
kecil sebuah chipset, semakin sulit juga mereka memproduksinya. Selain itu,
ukuran chipset ini sudah lebih kecil dari virus HIV yang memiliki ukuran 120nm.
Masalah yang ditimbulkan adalah dikarenakan chipset ini semakin kecil, akan
lebih mudah bagi elektron untuk dapat lolos dari ‘logic gate’ yang kemudian
akan menimbulkan ketidak presisian data, atau malah kesalahan data. Proses ini
sering disebut sebagai ‘Quantum Tunneling’.
Disinilah komputer kuantum mengambil alih. Metode dasar dari
pemrosesan ini adalah menggunakan ‘Quantum Mechanic’. Quantum Mechanic adalah
sebuah cabang dasar fisika yang menggantikan mekanika klasik pada tataran
sistem atom dan subatom. Sistem yang mengikuti mekanika kuantum ini dapat berada
dalam superposisi kuantum pada keadaan yang berbeda, tidak seperti pada fisika
klasik. Ilmu ini memberikan kerangka matematika untuk berbagai cabang fisika
dan kimia, termasuk fisika atom, fisika molekular, kimia komputasi, kimia
kuantum, fisika partikel, dan fisika nuklir.
Komputer kuantum memiliki satuan bernama Quibits, dimana
juga akan memiliki dua state, yakni 1 dan 0. Tapi yang membedakan adalah satu
Quibits mengandung baik 1 dan 0, tergantung dari mana kita melihatnya.
Kemampuan ini pun sering disebut sebagai ‘Superposition’. Selain itu, Quibits
juga dapat dilihat menjadi beberapa dimensi, misalnya putaran dari gaya
magnetik atau sebuah Foton. Jadi, kita tidak dapat memprediksi apakah sebuah
Quibits adalah 1 atau 0.
Tapi, pengguna dapat menentukan isi dari Quibits tersebut,
misalnya arah dari sebuah Foton dari atas ke bawah atau dari kiri ke kanan akan
menghasilkan 1 atau 0. Jadi, Foton hanya akan dapat diukur pada saat kita
menginginkannya. Perbedaan dari Bits dan Quibits adalah kekuatan pemrosesannya.
Jika dalam 4 bits hanya akan dapat menghasilkan satu dari 16 probabilitas, 4
Quibits memiliki semua hasil 16 probabilitas sekaligus.
Selain itu, Quibits juga memiliki sifat khusus bernama
Entanglement. Sifat ini akan dapat mengubah kondisi satu Quibits dengan hanya
berdekatan satu sama lain. Hal ini membuat pengguna dapat memprediksi isi dari
Quibits lainnya hanya dengan mengukur satu Quibits saja.
Semua hal ini mengakibatkan komputer kuantum dapat
mengerjakan satu tugas dan mendapatkan semua probilitas yang ada dalam waktu
yang bisa dibilang bersamaan. Selain itu, pemrosesan data yang dilakukan oleh
komputer kuantum lebih cepat. Di sisi lain, sebuah komputer hanya akan dapat
menguraikan satu probabilitas dalam satu waktu pemrosesan.
Apa kegunaannya?
Ini adalah salah satu contohnya yang paling kompleks. Untuk
memecahkan sebuah kode rahasia, seperti password misalnya, bergantung pada
banyaknya digit yang harus dihitung. Makin sedikit jumlah digitnya, makin
mudah. Makin banyak, tentu makin sulit. Katanya kalau digitnya misalnya sudah
mencapai 140 digit, maka untuk menemukan kombinasinya perlu waktu milyaran
tahun bagi komputer biasa untuk menemukannya! Bagi Komputer Kuantum, ini bisa
dipecahkan dalam waktu, beberapa puluh menit saja.
Kasus penggunaan terbaik untuk komputer kuantum adalah
mencari sesuatu di dalam database. Jika komputer biasa harus mengecek
probabilitas satu per satu, komputer kuantum dapat mencarinya di semua tempat
sekaligus.
Contoh lain penggunaan komputer kuantum adalah untuk digunakan
dalam keamanan di bidang IT. Komputer kuantum akan dapat menghasilkan sebuah
kode enkripsi yang sangat aman, dimana superkomputer baru dapat membuka
enkripsi tersebut dalam waktu ratusan tahun.
Bidang yang paling akan mendapatkan keuntungan dari komputer
kuantum adalah di bidang penelitian. Para peneliti, terlebih mereka yang
bekerja untuk melakukan simulasi molekuler akan jauh lebih efisien.
Hal ini dikarenakan proses simulasi ini membutuhkan sumber
daya yang sangat besar. Ini berarti, semakin cepat seorang ilmuwan memecahkan
sebuah model simulasi protein baru, semakin besar juga pengembangan di bidang
kedokteran di masa depan.
Sumber Tulisan:
https://www.labana.id/view/apa-itu-komputer-kuantum-dan-bagaimana-cara-kerjanya/2017/05/04/?fullview
Komentar ini telah dihapus oleh pengarang.
BalasHapus