Apa itu Komputasi Kuantum? Era Evolusi Komputasi Berikutnya, Dijelaskan

Saat Anda pertama kali menemukan istilah “komputer kuantum”, Anda mungkin menganggapnya sebagai konsep fiksi ilmiah yang sangat luas dan bukan sebagai berita terkini yang serius.

Namun dengan semakin seringnya ungkapan tersebut dilontarkan, wajar jika kita bertanya-tanya apa sebenarnya komputer kuantum itu, dan juga bisa dimengerti jika kita bingung harus mempelajari lebih lanjut di mana. Berikut ini ikhtisar tentang apa itu komputer kuantum, mengapa ada begitu banyak perhatian di sekitarnya, dan apa artinya bagi Anda.

Apa itu komputasi kuantum dan bagaimana cara kerjanya?

Semua komputasi bergantung pada bit, unit informasi terkecil yang dikodekan sebagai keadaan “on” atau “off”, lebih sering disebut sebagai 1 atau 0, dalam beberapa media fisik atau lainnya.

Seringkali, bit berbentuk fisik sinyal listrik yang melewati sirkuit di motherboard komputer. Dengan merangkai beberapa bit menjadi satu, kita dapat merepresentasikan hal-hal yang lebih kompleks dan berguna seperti teks, musik, dan banyak lagi.

Dua perbedaan utama antara bit kuantum dan bit “klasik” (dari komputer yang kita gunakan saat ini) adalah bentuk fisik bit tersebut dan, dengan demikian, sifat data yang dikodekan di dalamnya. Bit listrik pada komputer klasik hanya dapat berada dalam satu keadaan pada satu waktu, baik 1 atau 0.

Bit kuantum (atau “qubit”) terbuat dari partikel subatom, yaitu foton atau elektron individu. Karena partikel-partikel subatom ini lebih sesuai dengan aturan mekanika kuantum daripada mekanika klasik, mereka menunjukkan sifat-sifat partikel kuantum yang aneh. Sifat yang paling menonjol bagi ilmuwan komputer adalah superposisi. Ini adalah gagasan bahwa sebuah partikel dapat berada di beberapa keadaan secara bersamaan, setidaknya sampai keadaan tersebut diukur dan dipecah menjadi satu keadaan. Dengan memanfaatkan sifat superposisi ini, ilmuwan komputer dapat melakukannya membuat qubit mengkodekan 1 dan 0 secara bersamaan.

Keunikan mekanika kuantum lain yang membuat komputer kuantum berfungsi adalah keterjeratan, yang menghubungkan dua partikel kuantum atau, dalam hal ini, dua qubit. Ketika dua partikel terjerat, perubahan wujud salah satu partikel akan mengubah wujud pasangannya dalam a cara yang dapat diprediksi, yang berguna ketika tiba waktunya untuk mendapatkan komputer kuantum untuk menghitung jawaban atas masalah tersebut kamu memberinya makan.

Qubit komputer kuantum dimulai dalam keadaan hibrid 1-dan-0 saat komputer pertama kali mulai mengatasi suatu masalah. Ketika solusi ditemukan, qubit dalam superposisi diciutkan ke orientasi stabil 1 dan 0 yang benar untuk mengembalikan solusi.

Apa manfaat komputasi kuantum?

Terlepas dari kenyataan bahwa mereka jauh di luar jangkauan semua orang kecuali tim peneliti paling elit (dan kemungkinan akan tetap seperti itu untuk sementara waktu), kebanyakan dari kita tidak terlalu memanfaatkan komputer kuantum. Mereka tidak menawarkan keuntungan nyata dibandingkan komputer klasik untuk jenis tugas yang sering kita lakukan.

Namun, superkomputer klasik yang paling tangguh pun mengalami kesulitan memecahkan masalah tertentu karena kompleksitas komputasi yang melekat pada mereka. Hal ini karena beberapa perhitungan hanya dapat dilakukan dengan kekerasan, menebak-nebak hingga jawabannya ditemukan. Mereka menghasilkan begitu banyak kemungkinan solusi sehingga dibutuhkan ribuan tahun bagi seluruh superkomputer di dunia untuk menemukan solusi yang tepat.

Properti superposisi yang ditunjukkan oleh qubit memungkinkan superkomputer mempersingkat waktu menebak secara drastis. Perhitungan trial-and-error komputasi klasik yang melelahkan hanya dapat menghasilkan satu tebakan dalam satu waktu, sedangkan status ganda 1-dan-0 pada qubit komputer kuantum memungkinkannya membuat beberapa tebakan sekaligus waktu.

Jadi, soal seperti apa yang memerlukan perhitungan tebakan yang memakan waktu lama ini? Salah satu contohnya adalah simulasi struktur atom, terutama ketika struktur tersebut berinteraksi secara kimia dengan atom lain. Dengan komputer kuantum yang mendukung pemodelan atom, para peneliti di bidang ilmu material dapat menciptakan senyawa baru untuk digunakan dalam bidang teknik dan manufaktur. Komputer kuantum sangat cocok untuk mensimulasikan sistem rumit serupa seperti kekuatan pasar ekonomi, dinamika astrofisika, atau pola mutasi genetik pada organisme, dan masih banyak lagi.

Namun, di tengah semua penerapan teknologi baru yang umumnya tidak berbahaya ini, ada juga beberapa penggunaan komputer kuantum yang menimbulkan kekhawatiran serius. Sejauh ini, dampak buruk yang paling sering disebutkan adalah potensi komputer kuantum melakukan hal tersebut memecahkan beberapa algoritma enkripsi terkuat yang saat ini digunakan.

Di tangan musuh pemerintah asing yang agresif, komputer kuantum dapat membahayakan banyak hal lalu lintas internet yang aman, membuat komunikasi sensitif rentan tersebar luas pengawasan. Pekerjaan saat ini sedang dilakukan untuk mematangkan sandi enkripsi berdasarkan perhitungan yang masih sulit bahkan komputer kuantum pun dapat melakukannya, namun belum semuanya siap untuk tayang perdana, atau diadopsi secara luas saat ini.

Apakah komputasi kuantum mungkin dilakukan?

Lebih dari satu dekade yang lalu, fabrikasi komputer kuantum sebenarnya masih dalam tahap awal. Namun, mulai tahun 2010-an, pengembangan prototipe komputer kuantum yang berfungsi mulai dilakukan. Sejumlah perusahaan telah merakit komputer kuantum yang berfungsi sejak beberapa tahun yang lalu, dan IBM bahkan mengizinkan para peneliti dan penghobi untuk merakitnya. menjalankan program mereka sendiri melalui cloud.

Terlepas dari kemajuan yang tidak diragukan lagi telah dilakukan oleh perusahaan seperti IBM dalam membangun prototipe yang berfungsi, komputer kuantum masih dalam tahap awal. Saat ini, komputer kuantum yang telah dibangun oleh tim peneliti sejauh ini memerlukan banyak overhead untuk melakukan koreksi kesalahan. Untuk setiap qubit yang benar-benar melakukan perhitungan, ada beberapa lusin yang tugasnya mengkompensasi kesalahan tersebut. Gabungan semua qubit ini menghasilkan apa yang disebut “qubit logis”.

Singkat cerita, raksasa industri dan akademis telah membuat komputer kuantum berfungsi, namun mereka melakukannya dengan sangat tidak efisien.

Siapa yang memiliki komputer kuantum?

Persaingan sengit antar peneliti komputer kuantum masih berlangsung, baik antara pemain besar maupun kecil. Di antara mereka yang memiliki komputer kuantum adalah perusahaan teknologi yang secara tradisional dominan: IBM, Intel, Microsoft, dan Google.

Meskipun usaha pembuatan komputer kuantum membutuhkan biaya dan biaya yang besar, terdapat sejumlah perusahaan kecil dan bahkan perusahaan rintisan (startup) yang siap menghadapi tantangan ini.

Yang relatif ramping Sistem D-Wave telah mendorong banyak kemajuan di bidangnya dan membuktikan hal tersebut tidak lepas dari perdebatan dengan menjawab pengumuman penting Google dengan berita tentang a kesepakatan besar dengan Los Alamos National Labs. Namun, pesaing yang lebih kecil seperti Rigetti Computing juga ikut bersaing memantapkan diri mereka sebagai inovator komputasi kuantum.

Tergantung pada siapa Anda bertanya, Anda akan mendapatkan pelopor berbeda untuk komputer kuantum “paling kuat”. Google tentu saja baru-baru ini menyampaikan pendapatnya pencapaian supremasi kuantum, metrik yang kurang lebih dibuat oleh Google sendiri. Supremasi kuantum adalah titik di mana komputer kuantum pertama kali mampu mengungguli komputer klasik dalam beberapa komputasi. Prototipe Sycamore Google dilengkapi dengan 54 qubit mampu memecahkan penghalang itu dengan mengatasi masalah di bawahnya tiga setengah menit yang membutuhkan superkomputer klasik terkuat dalam waktu 10.000 tahun untuk berputar melalui.

Tidak mau kalah, D-Wave membanggakan bahwa perangkat yang akan segera dipasok ke Los Alamos masing-masing berbobot 5.000 qubit, meskipun perlu dicatat bahwa kualitas qubit D-Wave telah dipertanyakan sebelumnya. IBM belum membuat terobosan seperti Google dan D-Wave dalam beberapa tahun terakhir, namun mereka juga tidak boleh dianggap remeh, terutama mengingat jejak mereka. catatan pencapaian yang lambat dan mantap.

Sederhananya, persaingan untuk mendapatkan komputer kuantum terkuat di dunia masih terbuka lebar.

Akankah komputasi kuantum menggantikan komputasi tradisional?

Jawaban singkatnya adalah “tidak juga”, setidaknya untuk jangka pendek. Komputer kuantum memerlukan peralatan dalam jumlah besar dan lingkungan yang disesuaikan agar dapat beroperasi. Arsitektur terdepan memerlukan pendinginan hingga beberapa derajat di atas nol mutlak, yang berarti pendinginan tersebut sama sekali tidak praktis untuk dimiliki oleh konsumen biasa.

Namun seperti yang telah dibuktikan oleh ledakan komputasi awan, Anda tidak perlu memiliki komputer khusus untuk memanfaatkan kemampuannya. Seperti disebutkan di atas, IBM telah menawarkan kesempatan kepada para pecinta teknologi yang berani untuk menjalankan program pada sebagian kecil programnya Qubit Q System One. Pada waktunya, IBM dan para pesaingnya kemungkinan akan menjual waktu komputasi pada komputer kuantum yang lebih kuat bagi mereka yang tertarik untuk menerapkannya pada masalah-masalah yang sulit dipahami.

Namun jika Anda tidak meneliti jenis masalah rumit yang ingin dipecahkan oleh komputer kuantum, Anda mungkin tidak akan banyak berinteraksi dengannya. Faktanya, komputer kuantum dalam beberapa kasus lebih buruk dalam melakukan tugas-tugas yang kita gunakan setiap hari, semata-mata karena komputer kuantum sangat terspesialisasi. Kecuali jika Anda adalah seorang akademisi yang menjalankan pemodelan di mana komputasi kuantum berkembang pesat, kemungkinan besar Anda tidak akan pernah mendapatkannya, dan tidak perlu melakukannya.

Rekomendasi Editor

• Apa itu GDDR7? Semua yang perlu Anda ketahui tentang VRAM generasi berikutnya
• Intel berpendapat CPU Anda berikutnya memerlukan prosesor AI — inilah alasannya
• Surface Pro 10: inilah yang diharapkan dari generasi berikutnya
• ChatGPT baru saja menghubungkan dirinya ke internet. Apa yang terjadi selanjutnya?
• Apakah Mac Mini M2 Apple bagus? Inilah yang dikatakan ulasan