Untuk mempercepat komputasi, komputer kuantum memanfaatkan secara langsung struktur realitas yang sangat luas – dunia mekanika kuantum yang aneh dan berlawanan dengan intuisi. Meskipun kita baru berada di awal perjalanan ini, komputasi kuantum berpotensi menghasilkan terobosan dalam sains, bisnis, dan domain lainnya.
Apa itu Komputasi Kuantum?
Komputasi kuantum adalah bidang studi yang berfokus pada pengembangan teknologi berbasis komputer yang berpusat di sekitar prinsip-prinsip teori kuantum. Teori kuantum menjelaskan sifat dan perilaku energi dan materi pada tingkat kuantum (atom dan subatom). Komputasi kuantum menggunakan kombinasi bit untuk melakukan tugas komputasi tertentu.
Semua pada efisiensi yang jauh lebih tinggi daripada rekan-rekan klasik mereka. Perkembangan komputer kuantum menandai lompatan ke depan dalam kemampuan komputasi, dengan peningkatan kinerja besar-besaran untuk kasus penggunaan tertentu. Misalnya, komputasi kuantum unggul dalam simulasi serupa.
Komputer kuantum memperoleh banyak kekuatan pemrosesannya melalui kemampuan bit berada di beberapa keadaan pada satu waktu. Mereka dapat melakukan tugas menggunakan kombinasi 1, 0, dan 1 dan 0 secara bersamaan. Pusat penelitian saat ini dalam komputasi kuantum termasuk MIT, IBM, Universitas Oxford, dan Laboratorium Nasional Los Alamos. Selain itu, pengembang mulai mendapatkan akses ke komputer kuantum melalui layanan cloud.
Apa itu Qubit?
Komputasi kuantum menggunakan qubit sebagai unit dasar informasi daripada bit konvensional. Karakteristik utama dari sistem alternatif ini adalah memungkinkan superposisi yang koheren dari satu dan nol, angka-angka dari sistem biner di mana semua komputasi berputar. Bit, di sisi lain, hanya dapat memiliki satu nilai pada satu waktu – baik satu atau nol.
Aspek teknologi kuantum ini berarti bahwa qubit dapat menjadi nol dan satu pada saat yang sama dan dalam proporsi yang berbeda. Multiplisitas keadaan ini memungkinkan komputer kuantum dengan hanya 30 qubit, misalnya, untuk melakukan 10 miliar operasi floating-point per detik, yang sekitar 5,8 miliar lebih banyak daripada konsol video game PlayStation paling kuat di pasar.
Cara kerja Komputasi Kuantum
Komputer kuantum memiliki tiga bagian utama:
- Area yang menampung qubit
- Metode untuk mentransfer sinyal ke qubit
- Komputer klasik untuk menjalankan program dan mengirim instruksi
Untuk beberapa metode penyimpanan qubit, unit yang menampung qubit disimpan pada suhu tepat di atas nol mutlak untuk memaksimalkan koherensinya dan mengurangi interferensi. Jenis rumah qubit lainnya menggunakan ruang vakum untuk membantu meminimalkan getaran dan menstabilkan qubit.
Sinyal dapat dikirim ke qubit menggunakan berbagai metode, termasuk gelombang mikro, laser, dan tegangan.
Apa yang bisa dilakukan komputasi kuantum?
Ada banyak desas-desus tentang apa arti dunia kuantum untuk pembelajaran mesin. Meskipun, seperti yang saya sebutkan di atas, kita memerlukan berbagai jenis algoritma agar bisa berfungsi. Bidang interdisipliner kecerdasan buatan Quantum (QAI) adalah bidang yang berfokus pada pengembangan algoritme kuantum untuk AI, termasuk sub-bidang seperti pembelajaran mesin.
Namun, konsep algoritma AI yang ditingkatkan kuantum berada dalam domain penelitian konseptual, seperti banyak bagian lain dari komputasi kuantum. Beberapa orang mengatakan bahwa, misalnya, analitik prediktif pelanggan dapat membutuhkan satu dekade untuk beradaptasi dengan kuantum pada kecepatan perkembangan saat ini (meskipun itu tentu saja dapat berubah).
Mengapa membutuhkan komputer kuantum?
Untuk beberapa masalah, superkomputer tidak sehebat Komputasi Kuantum. Ketika para ilmuwan dan insinyur menghadapi masalah yang sulit, mereka beralih ke superkomputer. Ini adalah komputer klasik yang sangat besar, seringkali dengan ribuan inti CPU dan GPU klasik. Namun, bahkan superkomputer berjuang untuk memecahkan jenis masalah tertentu.
Jika superkomputer menjadi bingung, itu mungkin karena mesin klasik besar diminta untuk memecahkan masalah dengan tingkat kerumitan yang tinggi. Ketika komputer klasik gagal, seringkali karena kerumitan
Masalah kompleks adalah masalah dengan banyak variabel yang berinteraksi dengan cara yang rumit. Pemodelan perilaku atom individu dalam molekul adalah masalah yang kompleks, karena semua elektron yang berbeda berinteraksi satu sama lain. Memilah rute ideal untuk beberapa ratus kapal tanker dalam jaringan pelayaran global juga rumit.
Kesimpulan
Komputer kuantum memiliki potensi untuk merevolusi komputasi dengan membuat beberapa jenis masalah klasik yang sulit dipecahkan dapat dipecahkan. Meskipun belum ada komputer kuantum yang cukup canggih untuk melakukan perhitungan yang tidak dapat dilakukan oleh komputer klasik, kemajuan besar sedang berlangsung.
Beberapa perusahaan besar dan perusahaan rintisan kecil sekarang harus berfungsi dengan komputer kuantum yang tidak dikoreksi kesalahan yang terdiri dari beberapa puluh qubit, dan beberapa di antaranya bahkan dapat diakses oleh publik melalui cloud. Selain itu, simulator kuantum membuat kemajuan di berbagai bidang mulai dari energi molekuler hingga fisika banyak benda.
Ketika sistem kecil mulai online, bidang yang berfokus pada aplikasi komputer kuantum jangka pendek mulai berkembang. Kemajuan ini memungkinkan untuk mengaktualisasikan beberapa manfaat dan wawasan komputasi kuantum jauh sebelum pencarian komputer kuantum skala besar yang dikoreksi kesalahan selesai.
