Komputer Kuantum

Komputer Quantum bisa disebut juga dengan komputer masa depan, kenapa ? karena komputer quantum ini merupaka jenis komputer dengan spesifikasi organik yang dapat melakukan proses perhitungan sangat cepat dibanding dengan proses perhitungan pada komputer digital saat ini. Apa perbedaan komputer digital dengan komputer quantum ? perbedaannya, komputer digital menggunakan chip yang kecil (Microprocessor) yang lebih dikenal dengan istilah Central processing Unit (CPU) sebagai jantung dari komputer digital ini, berupa susunan transistor mini yang semakin lama semakin padat dan membutuhkan jumlah transistor mini yang banyak, sedangkan pada komputer quantum (Quantum Computer) dipenuhi dengan cairan organik sebagai “jantungnya”. Cairan organik ini mengandung atom-atom/partikel yang bisa berada pada superposisi, sehinga proses kalkulasi akan menjadi sangat cepat. Bisa anda bayangkan ternyata zat organik yang ramah lingkungan ini mempunyai bakat berhitung !

Gagasan supercomputer ini sudah dicetuskan sekitar 20 tahun yang lalu oleh seorang fisikawan dari
Argonne National Laboratory yang menganut fisika quantum pada penerapan kalkulasi komputer ini yang bernama Paul Benioff. Beliau orang yang pertama yang mengaplikasikan teori fisika quantum pada dunia komputer tahun 1981.

Pada dasarnya memori komputer hanya mengenal binary code, yaitu sistem angka basis 2 (0 dan 1) yang dikenal dengan BIT(Binary digIT), sehingga jika kita menginputkan data berupa decimal pada komputer kemudian mengkalkulasikan di komputer, maka sebenarnya komputer tersebut melakukan kalkulasi dengan mengkonversi bilangan
decimal tersebut ke dalam bialngan biner terlebih dahulu. contohnya seperti ini :

Contoh perhitungan penjumlahan matematika menggunakan sistem binary:
10 + 23 = 33 << dalam bentuk bilangan decimal
1010 + 10111 = 100001 << dalam bentuk bilangan biner

Sistem inilah yang selama ini kita gunakan untuk mengolah informasi pada komputer. Quantum Computermemanfaatkan fenomena “aneh” yang disebut sebagai superposisi. Dalam mekanika quantum suatu partikel berada dalam dua keadaan sekaligus, inilah yang disebut dengan superposisi. Dalam komputer kuantum, selain 0 atau 1, dikenal juga super posisi dari keduanya, berarti keadaannya bisa berupa 0 dan 1, bukan hanya 0 atau 1 yang dikenal pada komputer digital. Komputer Quantum tidak menggunakan Bits tetapi QUBITS (Quantum Bits), karena kemampuannya untuk berada pada bermacam keadaan (multiple states). komputer Quantum memiliki kemampuan untuk melakukan kalkulasi secara simultan, sehingga proses perhitungan akan lebih cepat.

Komputer kuantum menggunakan partikel yang bisa berada dalam dua keadaan sekaligus, misalnya atom-atom yang pada saat yang sama berada dalam keadaan tereksitasi dan tidak tereksitasi, atau foton (partikel cahaya) yang berada di dua tempat berbeda pada saat bersamaan. Apa maksudnya ini?. Atom memiliki konfigurasi spin. Spin atom bisa ke atas (up) atau ke bawah (down). misalnya saat atom mengarah ke atas kita beri lambang 1, sedangkan spin down 0 (seperti sistem binary pada komputer, 0 dan 1). Atom-atom dalam keadaan superposisi (memiliki spin up dan spin down secara bersamaan) sampai kita melakukan pengukuran. Tindakan pengukuran memaksa atom untuk memilih salah satu dari kedua kemungkinan itu, ini berarti jika kita sudah melakukan pengukuran, maka tidak ada lagi keadaan atom superposisi. Atom yang telah melakukan pengukuran telah memiliki spin yang tetap : spin up atau spin down.

Saat konsep superposisi ini diterapkan pada komputer kuantum, keadaan superposisi terjadi saat proses perhitungan berlangsung. Sistem perhitungan ini berbeda dengan sistem perhitungan komputer digital, komputer digital melakukan proses perhitungan secara linear, sedangkan pada komputer kuantum melakukan proses perhitungan secara bersamaan (karena ada multiple states maka proses perhitungan bisa dilakukan pada semua states). Ini berarti ada banyak kemungkinan hasil perhitungannya, untuk mengetahui hasilnya kita harus melakukan proses perhitungan qubit. Tindakan pengukuran qubit ini menghentikan proses perhitungan dan memaksa untuk memilih satu dari semua kemungkinan yang ada.

Dengan sistem paralelisme perhitungan ini, kita bisa membayangkan betapa cepatnya komputer kuantum. Komputer digital yang paling canggih saat ini (setara dengan komputer kuantum 40 qubit) memiliki kemampuan untuk mengolah semua data dalam buku telepon di seluruh dunia (untuk menemukan satu nomor telepon tertentu) dalam waktu satu bulan. Jika menggunakan komputer kuantum proses ini hanya memerlukan waktu 27 menit!

Ada satu fenomena ‘aneh’ lain dari mekanika kuantum yang juga dimanfaatkan dalam teknologi komputer kuantum: Entanglement. Jika dua atom 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. Analoginya adalah atom-atom tersebut seperti sepasang manusia yang punya ‘telepati’. Jika yang satu dicubit, maka pasangannya (di mana pun ia berada) akan merasa sakit. Perlakuan terhadap salah satu atom mempengaruhi keadaan atom pasangannya. Jika yang satu memiliki spin up (kita baru bisa mengetahuinya setelah melakukan pengukuran) maka kita langsung mengetahui bahwa pasangannya pasti memiliki spin down tanpa kita perlu mengukurnya kembali. Ini melambangkan sistem komunikasi yang super cepat. Komunikasi menggunakan komputer kuantum bisa mencapai kecepatan yang begitu luar biasa karena informasi dari satu tempat ke tempat lain dapat ditransfer secara instant. Begitu cepatnya sehingga terlihat seakan-akan mengalahkan kecepatan cahaya!

Saat ini perkembangan teknologi sudah menghasilkan komputer kuantum sampai 7 qubit, tetapi menurut penelitian dan analisa yang ada, dalam beberapa tahun mendatang teknologi komputer kuantum bisa mencapai 100 qubit. Kita bisa membayangkan betapa cepatnya komputer masa depan nanti. Semua perhitungan yang biasanya butuh waktu berbulan-bulan, bertahun-tahun, bahkan berabad-abad pada akhirnya bisa dilaksanakan hanya dalam hitungan menit saja jika kita menggunakan komputer kuantum yang super canggih dan super cepat itu.