Komputer kuantum adalah alat yang menggunakan prinsip-prinsip teori kuantum untuk mengolah informasi. Teori kuantum dalam fisika mencoba menjelaskan perilaku objek-objek yang sangat kecil, seperti molekul, atom, dan partikel. Dunia mikroskopis ini sangat berbeda dengan dunia makroskopis sehari-hari. Dalam dunia kuantum, materi dapat berperilaku seperti partikel dan gelombang. Hal ini disebut dualisme partikel-gelombang yang merupakan salah satu keunikan dari teori kuantum.
Komputer quantum dapat jauh lebih cepat dari komputer konvensional pada banyak masalah, salah satunya yaitu masalah yang memiliki sifat berikut:
1. Satu-satunya cara adalah menebak dan mengecek jawabannya berkali-kali
2. Terdapat n jumlah jawaban yang mungkin
3. Setiap kemungkinan jawaban membutuhkan waktu yang sama untuk mengeceknya
4. Tidak ada petunjuk jawaban mana yang kemungkinan benarnya lebih besar: memberi jawaban dengan asal tidak berbeda dengan mengeceknya dengan urutan tertentu.
Contoh dari masalah itu misalnya password cracker yang mencoba menebak password dari file terenkripsi (dengan asumsi passwordnya memiliki panjang maksimal). Untuk masalah seperti di atas, waktu yang dibutuhkan oleh komputer quantum untuk menyelesaikannya proporsional dengan akar dari n. Hal ini dapat membuat waktu yang dibutuhkan dari tahunan menjadi hitungan menit.
Sejarah singkat :
- Pada tahun 1970-an pencetusan atau ide tentang komputer kuantum pertama kali muncul oleh para fisikawan dan ilmuwan komputer, seperti Charles H. Bennett dari IBM, Paul A. Benioff dari Argonne National Laboratory, Illinois, David Deutsch dari University of Oxford, dan Richard P. Feynman dari California Institute of Technology (Caltech).
- Feynman dari California Institute of Technology yang pertama kali mengajukan dan menunjukkan model bahwa sebuah sistem kuantum dapat digunakan untuk melakukan komputasi. Feynman juga menunjukkan bagaimana sistem tersebut dapat menjadi simulator bagi fisika kuantum.
- Pada tahun 1985, Deutsch menyadari esensi dari komputasi oleh sebuah komputer kuantum dan menunjukkan bahwa semua proses fisika, secara prinsipil, dapat dimodelkan melalui komputer kuantum. Dengan demikian, komputer kuantum memiliki kemampuan yang melebihi komputer klasik.
- Pada tahun 1995, Peter Shor merumuskan sebuah algoritma yang memungkinkan penggunaan komputer kuantum untuk memecahkan masalah faktorisasi dalam teori bilangan.
- Sampai saat ini, riset dan eksperimen pada bidang komputer kuantum masih terus dilakukan di seluruh dunia. Berbagai metode dikembangkan untuk memungkinkan terwujudnya sebuah komputer yang memilki kemampuan yang luar biasa ini. Sejauh ini, sebuah komputer kuantum yang telah dibangun hanya dapat mencapai kemampuan untuk memfaktorkan dua digit bilangan. Komputer kuantum ini dibangun pada tahun 1998 di Los Alamos, Amerika Serikat, menggunakan NMR (Nuclear Magnetic Resonance).
Prinsip Kerja
Penerapan konsep superposisi atom merupakan salah satu inti dalam komputasi kuantum. Atom memiliki konfigurasi spin. Spin atom bisa ke atas (up), bisa pula ke bawah (down). Atom-atom akan berada dalam keadaan superposisi (memiliki spin up dan down secara bersamaan) sampai kita melakukan pengukuran. Tindakan pengukuran memaksa atom untuk ‘memilih’ salah satu dari kedua kemungkinan itu. Ini berarti sesudah kita melakukan pengukuran, atom tidak lagi berada dalam keadaan superposisi (decoherence). Atom yang sudah mengalami pengukuran memiliki spin yang tetap: up atau down. Hal dapat kita terapkan dengan mengibaratkan QUBIT sebagai atom.
Saat konsep ini diterapkan dalam komputer kuantum, keadaan superposisi terjadi pada saat proses perhitungan sedang berlangsung. Sistem perhitungan pada komputer kuantum ini berbeda dengan komputer digital. Komputer digital melakukan perhitungan secara linier, sedangkan komputer kuantum melakukan semua perhitungan secara bersamaan (karena ada multiple states semua perhitungan dapat berlangsung secara simultan di semua state). Ini berarti ada banyak kemungkinan hasil perhitungan. Untuk mengetahui jawabannya (hasil perhitungannya) kita harus melakukan pengukuran qubit. Tindakan pengukuran qubit ini menghentikan proses perhitungan dan memaksa sistem untuk ‘memilih’ salah satu dari semua kemungkinan jawaban yang ada.
Secara teori, terdapat beberapa syarat dari komputer kuantum untuk bisa berfungsi:
1. Dapat dilakukan pengukuran qubit.
2. Dapat mengatur qubit ke keadaan awal sederhana, yaitu 0.
3. Interaksi antara qubit harus cukup terkendali untuk membuat gerbang logika (logic gate) kuantum.
4. Untuk melakukan operasi komputasi menggunakan para logic gate ini, waktu decoherence (menghilangnya superposisi) harus jauh lebih lama dari waktu yang dibutuhkan untuk operasi logic gate. (umumnya millisekon sampai sekon)
5. Hasil perhitungan/ olahan data dapat dibaca.
6. Qubit memory dapat dikonversi menjadi qubit processing, dan sebaliknya.
7. Qubit yang sedang melakukan perhitungan dapat berpindah-pindah.
Ada suatu fenomena unik dari mekanika kuantum yang juga dimanfaatkan dalam teknologi komputer kuantum, yaitu Entanglement. Jika dua atom atau qubit mendapatkan gaya tertentu (outside force) kedua atom tersebut bisa masuk pada keadaan ‘entangled’. Atom-atom yang saling terhubungkan dalam entanglement ini akan tetap terhubungkan walaupun jaraknya berjauhan; atau dalam kata lain, seperti sepasang kekasih yang karena saking eratnya hubungan mereka, dapat merasakan keadaan satu sama lain meskipun terpisah oleh jarak yang amat jauh, seperti telepati. Dari analogi ini dapat diartikan bahwa komputer kuantum memiliki kemampuan komunikasi yang super cepat. Kecepatan yang dicapai begitu luar biasa, seakan-akan mengalahkan kecepatan cahaya.
Sumber :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar