Artikel Pengantar Teknologi Sistem Cerdas

KOMPUTER KUANTUM

Komputer kuantum adalah alat hitung yang menggunakan sebuah fenomena mekanika kuantum, misalnya superposisi dan keterkaitan, untuk melakukan operasi data. Dalam komputasi klasik, jumlah data dihitung dengan bit; dalam komputer kuantum, hal ini dilakukan dengan qubit. Qubit adalah sebuah bit informasi yang dapat menjadi 0 dan 1 secara bersamaan (keadaan superposisi). Dengan demikian, sebuah komputer yang lebih banyak beroperasi dengan sebuah qubit daripada dengan bit standar dapat melakukan perhitungan dengan menggunakan kedua nilai secara bersamaan. Sebuah Qubyte, terdiri dari delapan qubit dan dapat memiliki semua nilai dari 0 sampai 255 secara bersamaan. "Sistem multi‐qubyte memiliki kekuatan melebihi apa pun yang mungkin dengan komputer klasik" (Quantum Komputer & Hukum Moore, hal.1).

Prinsip dasar komputer kuantum adalah 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. Dalam hal ini untuk mengembangkan komputer dengan sistem kuantum diperlukan suatu logika baru yang sesuai dengan prinsip kuantum.

Ide mengenai komputer kuantum ini berasal dari beberapa fisikawan antara lain 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).

Pada awalnya Feynman mengemukakan idenya mengenai sistem kuantum yang juga dapat melakukan proses penghitungan. Fenyman juga mengemukakan bahwa sistem ini bisa menjadi simulator bagi percobaan fisika kuantum.

Pertama kali komputer kuantum dengan CPU kuantum terpisah dari RAM kuantum. Superkonduktor arsitektur Von Neumann membuka era komputasi kuantum.

Tahun 1946, pertama kali komputer dinyalakan di University of Pennsylvania. Power prosesor besar ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) membuat dunia tertegun. Dunia baru menunggu di depan.

Namun ENIAC memiliki kekurangan penting, hanya bisa diprogram oleh switch segudang dan memakan waktu berminggu-minggu.

Kemudian Alan Turing, John Von Neumann dan rekannya datang membawa solusi. Unit angka dan memori elektronik terpisah yang menyimpan instruksi dan data sehingga pemrograman ulang apapun dapat dilakukan relatif cepat, mudah dan elektronis.

Sampai saat ini telah dikemukaan dua algoritma baru yang bisa digunakan dalam sistem kuantum yaitu algoritma shor dan algoritma grover.

Sistem kuantum dapat beroperasi pada keadaan terbelit. Belitan adalah istilah yang digunakan dalam teori kuantum untuk menggambarkan cara bahwa partikel energi/materi dapat menjadi berkorelasi, diduga dan diprediksi berinteraksi satu sama lain terlepas dari seberapa jauh mereka berada. Keadaan ini tidak memiliki analogi klasiknya. Keadaan terbelit, seperti pasangan EPR yang akan kita bahas segera, bertanggung jawab atas sebagian besar pencapaian paralelisme sistem kuantum. Dengan demikian, komputasi yang memanfaatkan paralelisme kuantum sering disebut pengolahan informasi “belitan” yang disempurnakan (entanglement–enhanced information processing ).

Setiap upaya untuk mengekstrak informasi dari sebuah keadaan memerlukan pengukuran. Sayangnya, dalam komputasi kuantum, pengukuran apapun mengganggu keadaan, sehingga menghancurkan paralelisme kuantum. Pada dasarnya, kita dapat mengajukan satu, dan hanya satu, pertanyaan tentang hasil yang dihasilkan oleh paralelisme kuantum sebelum melakukan komputasi ulang. Selain itu, jenis pertanyaan terbatasi dan merupakan subyek penelitian yang aktif. Peter Shor (Shor, 1997, hal.1.484) menemukan pertanyaan tunggal terkait masalah pemfaktoran, namun para peneliti telah menemukan pertanyaan yang demikian hanya untuk beberapa masalah.

Untuk pemfaktoran, paralelisme kuantum memberikan peningkatan kecepatan sangat besar sehingga tidak mungkin dijadikan menjadi komputasi praktis. Komputer kuantum juga secara eksponensial lebih baik dari komputer klasik pada perhitungan sifat‐sifat sistem kuantum. Perhitungan tersebut tampaknya hanya menjadi perhatian sekelompok fisikawan, tetapi sebenarnya mereka akan berdampak luas bagi industri.

Hari ini hampir semua komputer modern menggunakan desain Turing dan Von Neumann yang dijuluki dengan Von Neumann architecture. Dunia tidak bisa diam dan para ilmuwan berpikir keras mewujudkan era masa depan disebut komputer kuantum. Sifat-sifat aneh dunia kuantum adalah sejumlah proses dilakukan secara paralel. Operasi kuantum jauh mengungguli proses konvensional.

Sekarang, John Martinis di UC Santa Barbara dan timnya mengungkap komputer kuantum pertama kali dengan unit pengolahan informasi dan memori akses terpisah secara acak.

Mesin mereka adalah perangkat superkonduktor yang menyimpan bit kuantum atau qubit sebagai counter-rotating arus dalam sebuah sirkuit (memungkinkan qubit menjadi 0 dan 1 pada saat bersamaan).

Qubit superkonduktor dimanipulasi menggunakan gerbang logika kuantum, ditransfer menggunakan bus kuantum dan disimpan dalam resonator microwave terpisah.
"Kami menyediakan optimisme bagi terwujudnya prosesor kuantum berskala besar didasarkan pada sirkuit superkonduktor," kata para peneliti.

Matteo Mariantoni et.al.

Walaupun komputer kuantum masih dalam pengembangan, telah dilakukan eksperimen dimana operasi komputasi kuantum dilakukan atas sejumlah kecil Qubit. Riset baik secara teoretis maupun praktik terus berlanjut dalam laju yang cepat, dan banyak pemerintah nasional dan agensi pendanaan militer mendukung riset komputer kuantum untuk pengembangannya baik untuk keperluan rakyat maupun masalah keamanan nasional seperti kriptoanalisis.

Telah dipercaya dengan sangat luas, bahwa apabila komputer kuantum dalam skala besar dapat dibuat, maka komputer tersebut dapat menyelesaikan sejumlah masalah lebih cepat daripada komputer biasa. Komputer kuantum mempunyai tingkat kecepatan tinggi dimana tingkat kecepatannya mencapai 3.600 kali lebih cepat dibandingkan kinerja komputer biasa. Selain itu prosesor yang terdapat pada komputer kuantum menggunakan prosesor D-Wafe Two yang dapat menunjukan pemanfaatan efek. Pemanfaatan efek ini lebih dikenal dengan julukan terowongan kuantum. Berikut kelebihan dari komputer kuantum:

Komputer kuantum merupakan jenis super komputer yang menerapkan prinsip fisika kuantum
Kriptografi dan Algoritma Peter Shor misalnya untuk keamanan RSA (sistem keamanan perbankan elektronik) ‐ kriptografi kunci publik
Komputer Kuantum di install fasilitas NASA atau Badan Antariksa Amerika Serikat
Google NASA mengggunakan komputer kuantum bersamaan dengan diinstallnya fasilitas NASA sebelumnya.
Komputer ini menggunakan GuBits atau lebih dikenal dengan Quantum Bits
Komputer ini menggunakan D-Wafe Two pada pemakaian prosesornya
Kecerdasan Buatan (Artificial Intelligence) yaitu ”mistake bound model for learning”
Simulasi Molekular sangat penting untuk pengembangan aplikasi simulasi pada bidang kimia dan biologi