Komputer Kuantum: Melangkah ke Era Baru yang Tak Terbayangkan

Komputer kuantum adalah jenis komputer yang menggunakan prinsip-prinsip kuantum mekanika untuk menyelesaikan masalah. Ini berbeda dari komputer tradisional yang menggunakan prinsip-prinsip elektronika klasik. Salah satu perbedaan utama adalah bahwa bit dalam komputer kuantum dapat berada dalam dua keadaan sekaligus (yaitu 0 dan 1), sementara bit dalam komputer tradisional hanya dapat berada dalam satu keadaan pada suatu waktu. Ini memungkinkan komputer kuantum untuk menyelesaikan beberapa masalah yang tidak dapat diselesaikan oleh komputer tradisional dalam waktu yang sama. Namun, komputer kuantum masih dalam tahap perkembangan dan belum dapat digunakan secara luas.

Diberi nama kuantum karena komputer ini menggunakan prinsip-prinsip kuantum mekanika dalam operasinya. Kuantum mekanika adalah cabang ilmu fisika yang menjelaskan perilaku partikel pada skala atomik dan subatomik. Prinsip-prinsip kuantum mekanika, seperti superposisi dan interferensi, digunakan dalam komputer kuantum untuk mengeksekusi operasi komputasi yang tidak dapat dilakukan oleh komputer konvensional. Karena komputer kuantum menggunakan prinsip-prinsip kuantum mekanika, maka dinamakan komputer kuantum.

Perangkat keras dan lunak

Hardware komputer kuantum terdiri dari komponen-komponen fisik yang digunakan untuk menciptakan dan mengontrol sistem kuantum. Ini termasuk komponen seperti qubits (unit komputasi kuantum), pengontrol kuantum, dan sistem pendinginan yang digunakan untuk menjaga qubits dalam kondisi kuantum yang stabil.

Prosesor dalam komputer kuantum berbeda dari prosesor konvensional yang kita ketahui. Pada komputer konvensional, prosesor terdiri dari inti-inti yang masing-masing dapat mengeksekusi beberapa instruksi pada saat yang sama. Namun, pada komputer kuantum, qubits digunakan sebagai unit komputasi utama. Qubits dapat berada dalam dua keadaan sekaligus, yang memungkinkan komputer kuantum untuk mengeksekusi beberapa operasi pada saat yang sama. Namun, perangkat keras kuantum sendiri masih dalam tahap pengembangan dan belum dapat digunakan secara luas.

Software komputer kuantum adalah program yang digunakan untuk mengontrol dan mengelola komputer kuantum. Ini termasuk perangkat lunak yang digunakan untuk mengatur qubits, mengeksekusi operasi kuantum, dan menganalisis hasil komputasi. Ada juga perangkat lunak yang digunakan untuk menulis algoritma kuantum yang akan dijalankan pada komputer kuantum.

Perbedaan utama antara hardware dan software komputer kuantum dan komputer konvensional adalah dalam komputer kuantum perlu dijaga suhu yang sangat rendah dan dijaga dari interferensi luar seperti medan magnet atau elektromagnetik agar qubit dapat beroperasi dengan baik. Sementara itu pada software kuantum, algoritma kuantum berbeda dengan algoritma konvensional dan memerlukan teknologi yang berbeda pula.

Qubit

Qubit adalah singkatan dari "quantum bit", yang merupakan unit komputasi dasar dalam komputer kuantum. Qubit mirip dengan bit dalam komputer konvensional, tetapi memiliki kemampuan untuk berada dalam dua keadaan sekaligus, yang disebut superposisi. Ini berbeda dengan bit konvensional yang hanya dapat berada dalam satu keadaan pada suatu waktu, yaitu 0 atau 1. 

Kemampuan qubit untuk berada dalam dua keadaan sekaligus memungkinkan komputer kuantum untuk mengeksekusi beberapa operasi pada saat yang sama, yang dapat meningkatkan kecepatan dan efisiensi dalam menyelesaikan masalah tertentu. Namun, karena qubit sangat rentan terhadap interferensi dari lingkungan luar, perangkat keras komputer kuantum harus dirancang dengan sangat ketat dan dijaga dalam kondisi yang stabil.

Asal mula konsep

Konsep komputer kuantum pertama kali diperkenalkan oleh pakar fisika kuantum, Richard Feynman pada tahun 1982 dalam sebuah ceramahnya yang berjudul "Simulasi Fisika dengan Komputer". Dalam ceramah tersebut, Feynman menyarankan bahwa komputer kuantum dapat digunakan untuk menyimulasikan sistem fisika kuantum dengan lebih efisien daripada komputer konvensional. Namun, konsep ini sangat teoritis dan pada saat itu belum dapat diterapkan dalam dunia nyata.

Kemudian, David Deutsch dari University of Oxford, yang bekerja pada tahun 1985, memperkenalkan konsep mesin kuantum universal yang dapat melakukan operasi komputasi kuantum yang dapat diperluas. 

Ide-ide tersebut menjadi dasar dalam pengembangan komputer kuantum saat ini.

Pengembang garis depan

Saat ini, beberapa pihak yang sedang mengembangkan teknologi komputer kuantum diantaranya adalah:

• Google, yang telah mengumumkan bahwa mereka telah mencapai "supremasi kuantum" pada tahun 2019, yang berarti bahwa mereka telah menunjukkan kemampuan untuk menyelesaikan masalah yang tidak dapat diselesaikan oleh komputer konvensional dalam waktu yang wajar.
• Alibaba, yang telah mengumumkan bahwa mereka telah mengembangkan komputer kuantum dengan kapasitas 72 qubits pada tahun 2017.
• IBM, yang telah mengembangkan komputer kuantum dengan kapasitas 50 qubits pada tahun 2017 dan menyediakan akses ke komputer kuantum melalui cloud computing.
• Rigetti Computing, yang telah mengembangkan komputer kuantum dengan kapasitas 19 qubits pada tahun 2018 dan menyediakan akses ke komputer kuantum melalui cloud computing.
• Microsoft, yang telah mengembangkan teknologi kuantum yang dikenal sebagai topologi kuantum dan menyediakan akses ke komputer kuantum melalui cloud computing.
• dan masih banyak lagi, seperti Intel, Honeywell, IonQ, Xanadu dan lain-lain.

Semua pihak tersebut sedang berusaha mengembangkan teknologi komputer kuantum dengan kapasitas yang lebih tinggi dan mencari cara untuk mengatasi masalah yang dihadapi dalam pengembangan komputer kuantum seperti kestabilan qubit dan error koreksi.

Kapan bisa dipakai?

Tidak pasti kapan komputer kuantum akan dapat digunakan secara luas. Teknologi komputer kuantum saat ini masih dalam tahap perkembangan dan ada banyak masalah yang harus diatasi sebelum dapat digunakan secara luas. Beberapa masalah yang harus diatasi termasuk kestabilan qubit, error koreksi, dan scale-up komputer kuantum.

Selain itu, masih diperlukan penelitian yang lebih banyak dalam mengembangkan algoritma kuantum dan menemukan aplikasi komputasi kuantum yang efektif.

Walau begitu, beberapa perusahaan dan pemerintah sudah mulai mengeluarkan dana untuk riset dalam teknologi komputer kuantum dan beberapa komputer kuantum sudah bisa diakses melalui cloud computing, sehingga diharapkan dalam jangka waktu yang tidak terlalu lama teknologi ini akan dapat digunakan secara luas.

-----

DISCLAIMER: Baca di sini
Photo from Google AI Blog