Mengenal Teknologi Komputer Kuantum
Jika mendengar istilah komputer, kebanyakan pasti langsung membayangkan sebuah perangkat seperti PC atau laptop yang biasanya digunakan untuk bekerja, bermain game, atau menonton video di YouTube. Namun, bagaimana jika mendengar tentang komputer kuantum. Pasti masih banyak yang bingung karena belum tahu. Jadi, apa sih yang dimaksud dengan komputer kuantum itu?
Komputer kuantum (Quantum Computer) adalah alat hitung atau alat komputasi yang menggunakan prinsip fenomena mekanika kuantum, seperti superposisi (superposition) dan keterkaitan (entanglement) untuk melakukan operasi data. Dalam komputasi klasik atau komputer konvensional, jumlah data dihitung dengan bit. Akan tetapi, dalam komputer kuantum, perhitungannya dilakukan dengan qubit.
Prinsip dasar komputer kuantum, yaitu 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. Untuk mengembangkan komputer dengan sistem kuantum, diperlukan suatu logika baru yang sesuai dengan prinsip kuantum. Jika komputer kuantum ini dapat terwujud maka akan cepat mendorong kemajuan menarik di berbagai bidang, mulai dari ilmu material hingga penelitian farmasi.
Alasan mengapa komputer kuantum dapat dikatakan sebagai teknologi supercanggih adalah kemampuannya untuk menghasilkan dan memanipulasi bit kuantum, atau qubit. Walau begitu, bukan berarti dengan adanya komputer kuantum maka akan mengganti peran komputer konvensional seluruhnya. Ini karena komputer konvensional masih menjadi solusi termudah dan paling ekonomis untuk mengatasi sebagian besar masalah.
Pengertian Qubit pada Komputer Kuantum
Sebelumnya sudah disinggung tentang peranan qubit pada komputer. Namun, apa, sih, yang dimaksud qubit itu? Jadi, qubit adalah bit kuantum (quantum bit) yang merupakan mitra dalam komputasi kuantum ke digit biner atau bit komputasi klasik. Sama seperti bit yang merupakan unit dasar informasi dalam komputer klasik, qubit adalah unit dasar informasi dalam komputer kuantum.
Qubit memiliki beberapa sifat kuantum unik yang berkelompok, terhubung, dan dapat memberikan kekuatan pemrosesan yang jauh lebih besar daripada jumlah bit biner yang sama. Salah satu sifat tersebut dikenal sebagai superposisi dan sifat lainnya yang disebut sebagai keterkaitan.
Baca Juga: Memahami Aljabar Boolean dan Biner
Pengertian Superposisi pada Komputer Kuantum
Superposisi (superposition) adalah kemampuan sistem kuantum untuk berada di beberapa keadaan pada saat yang sama sampai diukur. Dalam hal ini, qubit dapat mewakili banyak kemungkinan kombinasi 1 dan 0 secara bersamaan. Untuk menempatkan qubit ke dalam superposisi, para peneliti memanipulasinya menggunakan laser presisi atau sinar gelombang mikro.
Dengan adanya fenomena yang berlawanan dengan intuisi ini, komputer kuantum dengan beberapa qubit dalam superposisi dapat memecahkan sejumlah besar hasil potensial secara bersamaan. Hasil akhir perhitungan hanya muncul setelah qubit diukur, yang segera menyebabkan keadaan kuantumnya runtuh atau collapse menjadi 1 atau 0.
Pengertian Keterkaitan pada Komputer Kuantum
Apa itu keterkaitan (entanglement) kuantum? Keterkaitan kuantum adalah keadaan di mana dua sistem berkorelasi sangat kuat sehingga memperoleh informasi tentang satu sistem yang akan memberikan informasi langsung tentang lainnya dan tidak peduli seberapa jauh jarak sistem ini. Sifat keterkaitan ini merupakan kunci kekuatan komputer kuantum.
Para peneliti dapat menghasilkan pasangan qubit yang berkaitan, yang berarti dua anggota pasangan ada dalam keadaan kuantum tunggal. Mengubah status salah satu qubit akan secara instan mengubah status yang lain dengan cara yang dapat diprediksi. Ini dapat terjadi bahkan jika mereka dipisahkan oleh jarak yang sangat jauh.
Dalam komputer konvensional, menggandakan jumlah bit harus dengan menggandakan kekuatan pemrosesannya. Akan tetapi, dalam katerkaitan kuantum, jika menambahkan qubit ekstra ke mesin kuantum maka akan menghasilkan peningkatan eksponensial dalam kemampuan mengolah angkanya. Hingga saat ini, tidak ada yang benar-benar tahu pasti, bagaimana atau mengapa sifat keterkaitan ini bekerja. Bahkan seorang Einstein pun juga bingung akan hal ini.
Pengertian Dekoherensi pada Komputer Kuantum
Mesin kuantum jauh lebih rawan kesalahan daripada komputer klasik karena adanya dekoherensi (decoherence). Apa itu dekoherensi? Jadi, dekoherensi adalah proses di mana informasi sistem kuantum diubah oleh interaksi sistem dengan lingkungannya (yang membentuk sistem tertutup), sehingga menciptakan keterjeratan antara sistem dan penangas panas (lingkungan).
Keadaan kuantum sangat rapuh. Getaran atau perubahan suhu sekecil apa pun dapat menyebabkan qubit runtuh dari superposisi sebelum pengukuran dilakukan dengan benar. Itulah mengapa para peneliti melakukan yang terbaik untuk melindungi qubit dari dunia luar, seperti menyimpannya di lemari es dan ruang vakum yang sangat dingin, bahkan suhunya lebih dingin daripada ruang angkasa.
Namun, dengan penelitian dan pengembangan yang terus dilakukan, bukan tidak mungkin masalah yang terdapat dalam mesin kuantum saat ini, dapat diminimalisir sehingga terciptah suatu sistem komputer kuantum yang dapat digunakan secara luas. Beberapa perusahaan asal Amerika Serikat, seperti IBM, Google, dan Rigetti Computing masih yang terdepan dalam pengembangan komputer kuantum.
