Komputasi kuantum telah lama terasa seperti salah satu teknologi yang 20 tahun lagi, dan akan selalu demikian. Tapi tahun 2017 bisa menjadi tahun dimana lapangan tersebut hanya menampilkan gambar penelitiannya saja.
Komputasi raksasa Google dan Microsoft baru-baru ini menyewa sejumlah ahli, dan telah menetapkan tujuan yang menantang untuk tahun ini. Ambisi mereka mencerminkan transisi yang lebih luas yang terjadi di laboratorium penelitian dan pengembangan akademis: bergerak dari sains murni menuju rekayasa.
Google mulai mengerjakan sebuah bentuk komputasi kuantum yang memanfaatkan superkonduktivitas pada tahun 2014. Ia berharap tahun 2017 ini, atau segera setelahnya, untuk melakukan perhitungan yang berada di luar bahkan superkomputer ‘klasik’ paling kuat – sebuah tonggak yang sulit dipahami yang dikenal sebagai supremasi kuantum. Saingannya, Microsoft, bertaruh pada konsep yang menarik tapi belum terbukti, komputasi kuantum topologi, dan berharap bisa melakukan demonstrasi teknologi pertama.
Bayangkan sebuah superkomputer, komputer tercanggih yang kecepatannya ribuan kali komputer rumah atau kantor anda. Komputer ini adanya hanya di pusat-pusat teknologi tinggi dunia, seperti di NASA, kantor pusat IBM, pusat riset nuklir, dan mungkin, di markas besar CIA. Komputer biasa berkecepatan milyaran instruksi per detik (seperti Intel Core 2). Komputer super berkecepatan trilyunan instruksi per detik.
Dulu pada saat komputer kali pertama diperkenalkan orang tidak akan mengira bahwa suatu saat komputer yang berukuran besar bisa diberada diatas meja dan ditenteng kemana kita pergi. Bahkan generasi palmtop sudah bisa tampil di atas telapak tangan.
Beberapa waktu lalu para ilmuwan di Pusat Penelitian di Almaden telah berhasil menjalankan kalkulasi komputer-kuantum yang paling rumit hingga saat ini. Mereka berhasil membuat seribu triliun molekul yang didesain khusus dalam sebuah tabung menjadi sebuah komputer kuantum 7-qubit yang mampu memecahkan sebuah versi sederhana perhitungan matematika yang merupakan inti dari banyak di antara sistem kriptografis pengamanan data (data security cryptographic system).
Keberhasilan ini memperkuat keyakinan bahwa suatu saat komputer-komputer kuantum akan mampu memecahkan problem yang demikian kompleks yang selama ini tidak mungkin dapat dipecahkan oleh superkomputer-superkomputer yang paling hebat meski dalam tempo jutaan tahun sekalipun.
Sejarah singkat
- Pada tahun 1970-an pencetusan atau ide tentang komputer kuantum pertama kali muncul oleh para fisikawan dan ilmuwan komputer, seperti 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).
- Feynman dari California Institute of Technology yang pertama kali mengajukan dan menunjukkan model bahwa sebuah sistem kuantum dapat digunakan untuk melakukan komputasi. Feynman juga menunjukkan bagaimana sistem tersebut dapat menjadi simulator bagi fisika kuantum.
- Pada tahun 1985, Deutsch menyadari esensi dari komputasi oleh sebuah komputer kuantum dan menunjukkan bahwa semua proses fisika, secara prinsipil, dapat dimodelkan melalui komputer kuantum. Dengan demikian, komputer kuantum memiliki kemampuan yang melebihi komputer klasik.
- Pada tahun 1995, Peter Shor merumuskan sebuah algoritma yang memungkinkan penggunaan komputer kuantum untuk memecahkan masalah faktorisasi dalam teori bilangan.
- Sampai saat ini, riset dan eksperimen pada bidang komputer kuantum masih terus dilakukan di seluruh dunia. Berbagai metode dikembangkan untuk memungkinkan terwujudnya sebuah komputer yang memilki kemampuan yang luar biasa ini. Sejauh ini, sebuah komputer kuantum yang telah dibangun hanya dapat mencapai kemampuan untuk memfaktorkan dua digit bilangan. Komputer kuantum ini dibangun pada tahun 1998 di Los Alamos, Amerika Serikat, menggunakan NMR (Nuclear Magnetic Resonance).
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).
Sebuah komputer kuantum mendapatkan kemampuannya dengan memanfaatkan sifat-sifat kuantum tertentu dari atom ataupun nukleus yang memungkinkan mereka bekerja bersama sebagai suatu bit kuantum, atau “qubit”, yang berfungsi sebagai prosesor sekaligus sebagai memori pada waktu yang sama. Dengan mengarahkan interaksi-interaksi di antara qubit-qubit, sementara mereka terus diisolasikan dari lingkungan eksternal. Para ilmuwan berhasil membuat sebuah komputer kuantum menjalankan kalkulasi-kalkulasi tertentu, seperti pemfaktoran, dengan kecepatan yang secara eksponensial lebih tinggi dibandingkan komputer konvensional.
Algoritma pada Quantum Computing
Para ilmuwan mulai melakukan riset mengenai sistem kuantum tersebut, mereka juga berusaha untuk menemukan logika yang sesuai dengan sistem tersebut. Sampai saat ini telah dikemukaan dua algoritma baru yang bisa digunakan dalam sistem kuantum yaitu algoritma shor dan algoritma grover.
- Algoritma Shor
Algoritma yang ditemukan oleh Peter Shor pada tahun 1995. Dengan menggunakan algoritma ini, sebuah komputer kuantum dapat memecahkan sebuah kode rahasia yang saat ini secara umum digunakan untuk mengamankan pengiriman data. Kode yang disebut kode RSA ini, jika disandikan melalui kode RSA, data yang dikirimkan akan aman karena kode RSA tidak dapat dipecahkan dalam waktu yang singkat. Selain itu, pemecahan kode RSA membutuhkan kerja ribuan komputer secara paralel sehingga kerja pemecahan ini tidaklah efektif.
- Algoritma Grover
Algoritma Grover adalah sebuah algoritma kuantum yang menawarkan percepatan kuadrat dibandingkan pencarian linear klasik untuk list tak terurut. Algoritma Grover menggambarkan bahwa dengan menggunakan pencarian model kuantum, pencarian dapat dilakukan lebih cepat dari model komputasi klasik. Dari banyaknya algoritma kuantum, algoritma grover akan memberikan jawaban yang benar dengan probabilitas yang tinggi. Kemungkinan kegagalan dapat dikurangi dengan mengulangi algoritma. Algoritma Grover juga dapat digunakan untuk memperkirakan rata-rata dan mencari median dari serangkaian angka, dan untuk memecahkan masalah Collision.
Bila kita menggunakan komputer konvensional untuk melakukan pemfaktoran bilangan-bilangan besar, setiap penambahan digit akan melipatduakan waktu yang dibutuhkan untuk menemukan faktor-faktornya. Sebaliknya, waktu untuk melakukan pemfaktoran dengan menggunakan komputer kuantum hanya akan bertambah panjang secara konstan bila sebuah digit ditambahkan ke bilangan yang akan difaktorkan tersebut.
Dan dengan komputer ini, hanya butuh beberapa menit saja! Inilah Komputer Kuantum, Quantum Computer
Apa kegunaannya ?
Ini adalah salahsatu contohnya yang paling kompleks. Untuk memecahkan sebuah kode rahasia, seperti password misalnya, bergantung pada banyaknya digit yang harus dihitung. Makin sedikit jumlah digitnya, makin mudah. Makin banyak, tentu makin sulit. Katanya kalau digitnya misalnya sudah mencapai 140 digit, maka untuk menemukan kombinasinya perlu waktu milyaran tahun bagi komputer biasa untuk menemukannya! Nah bagi Komputer Kuantum, ini bisa dipecahkan dalam waktu, beberapa puluh menit saja!
Pada 19 Nov 2013 Lockheed Martin, NASA dan Google semua memiliki satu misi yang sama yaitu mereka semua membuat komputer kuantum sendiri. Komputer kuantum ini adalah superkonduktor chip yang dirancang oleh sistem D – gelombang dan yang dibuat di NASA Jet Propulsion Laboratories. NASA dan Google berbagi sebuah komputer kuantum untuk digunakan di Quantum Artificial Intelligence Lab menggunakan 512 qubit D -Wave Two yang akan digunakan untuk penelitian pembelajaran mesin yang membantu dalam menggunakan jaringan syaraf tiruan untuk mencari set data astronomi planet ekstrasurya dan untuk meningkatkan efisiensi searchs internet dengan menggunakan AI metaheuristik di search engine heuristical.
A.I. seperti metaheuristik dapat menyerupai masalah optimisasi global mirip dengan masalah klasik seperti pedagang keliling, koloni semut atau optimasi swarm, yang dapat menavigasi melalui database seperti labirin. Menggunakan partikel terjerat sebagai qubit, algoritma ini bisa dinavigasi jauh lebih cepat daripada komputer konvensional dan dengan lebih banyak variabel.
Penggunaan metaheuristik canggih pada fungsi heuristical lebih rendah dapat melihat simulasi komputer yang dapat memilih sub rutinitas tertentu pada komputer sendiri untuk memecahkan masalah dengan cara yang benar-benar cerdas . Dengan cara ini mesin akan jauh lebih mudah beradaptasi terhadap perubahan data indrawi dan akan mampu berfungsi dengan jauh lebih otomatisasi daripada yang mungkin dengan komputer normal.
Mungkin nanti dengan teknologi kuantum kita bisa juga untuk melihat secara detail seperti apa sebenarnya bentuk dan pergerakan atom! Atau memahami dengan lebih jelas tentang mekanika seluruh galaksi dan alam semesta. Mungkin juga akan mempermudah penciptaan energi fusi nuklir yang dahsyat dan aman. Memprediksi cuaca secara akurat, berbulan-bulan sebelumnya. Dan tentu saja, Artificial Intelligence yang lebih baik.
Sumber:
