Dengan memanfaatkan konsep-konsep dari fisika dasar, komputasi kuantum adalah metode pendekatan baru yang dapat dengan cepat menangani masalah-masalah yang sangat rumit. Dalam artikel ini akan dibahas lebih jauh mengenai apa itu teknologi komputasi kuantum, cara kerja, hingga prinsip-prinsipnya.
Apa itu teknologi komputasi kuantum?
Selama beberapa dekade, komputer digital telah memfasilitasi kemampuan kita untuk mencerna informasi. Namun, komputer kuantum memiliki potensi untuk merevolusi komputasi.
Metode komputasi yang benar-benar baru diwakili oleh komputer kuantum. Selain itu, komputasi kuantum akan mampu memecahkan masalah statistik yang sangat rumit yang tidak dapat diatasi oleh komputer saat ini.
Hal tersebut dimungkinkan dengan menggunakan konsep-konsep fisika kuantum, meskipun tidak dapat menggantikan komputer saat ini sepenuhnya. Komputasi kuantum sebagai salah satu tren besar berikutnya di dunia teknologi karena potensi dan momentumnya yang sangat besar.
Penelitian tentang komputasi kuantum mencakup pengembangan aplikasi dan perangkat keras. Karena komputer kuantum memanfaatkan fenomena seperti superposisi dan interferensi kuantum, teknologi ini dapat menjawab beberapa jenis masalah dengan lebih cepat daripada komputer klasik. Optimasi, simulasi sistem fisik, dan machine learning (ML) adalah beberapa bidang di mana komputer kuantum dapat menawarkan peningkatan kecepatan tersebut.
Komponen-komponen yang ada pada teknologi komputasi kuantum
Perangkat keras kuantum
- Data kuantum: Komponen fundamental komputer kuantum disebut bidang data kuantum, yang berisi qubit aktual dan struktur pendukung yang diperlukan untuk menjaga tetap di tempatnya.
- Kontrol dan pengukuran: Sinyal digital diubah menjadi sinyal kontrol analog atau gelombang oleh bidang kontrol dan pengukuran. Qubit dalam bidang data kuantum dioperasikan dengan menggunakan sinyal analog ini.
- Prosesor kontrol dan host: Algoritma kuantum atau urutan operasi diimplementasikan oleh bidang prosesor kontrol. Bidang kontrol dan pengukuran menerima sinyal digital atau urutan bit klasik dari prosesor host, yang juga berkomunikasi dengan perangkat lunak kuantum.
Perangkat lunak kuantum
Sirkuit kuantum digunakan oleh perangkat lunak kuantum untuk mengimplementasikan algoritma kuantum khusus. Prosedur komputasi yang dikenal sebagai sirkuit kuantum menentukan berbagai operasi kuantum logis pada qubit yang mendasarinya. Algoritma kuantum dapat dikodekan oleh pemrogram menggunakan berbagai alat pengembangan perangkat lunak dan pustaka.
Cara kerja komputasi kuantum
Teknologi yang menggerakkan laptop dan ponsel cerdas kita dikenal sebagai komputasi klasik, yang dibangun di atas bit. Bit adalah unit data yang memiliki kapasitas untuk menyimpan angka biner.
Partikel kuantum berfungsi sebagai representasi bit kuantum, atau qubit. Kekuatan pemrosesan komputer kuantum sebagian besar berasal dari manipulasi qubit oleh perangkat kontrol.
Bit dalam komputer klasik sebanding dengan qubit dalam komputer kuantum. Pada intinya, prosesor mesin klasik memanipulasi bit untuk melakukan semua tugasnya.
Dengan cara yang sama, prosesor kuantum memproses qubit untuk menyelesaikan semua tugasnya. Kemampuan qubit untuk merepresentasikan kombinasi nol dan satu secara bersamaan, disebut superposisi.
Dalam masalah yang membutuhkan banyak variabel untuk dipecahkan, komputasi klasik harus melakukan perhitungan baru ketika ada variabel yang berubah. Setiap perhitungan akan menggunakan satu jalur yang menghasilkan satu hasil.
Namun, karena komputasi kuantum memiliki ruang kerja yang lebih besar, komputer ini dapat menjelajahi lebih banyak jalur sekaligus. Karena kemungkinan ini, komputer kuantum memiliki potensi untuk menjadi sangat cepat daripada komputer klasik.
Tipe teknologi kuantum
Berikut adalah beberapa contoh teknologi qubit:
Prosesor perangkap ion
Komputer kuantum berbasis gerbang merupakan perangkat untuk memproses data input menggunakan operasi kesatuan yang telah ditentukan sebelumnya. Proses ini sebanding dengan operasi gerbang dalam elektronik konvensional dan biasanya diwakili oleh sirkuit kuantum. Akan tetapi, gerbang elektronik dan gerbang kuantum sama sekali tidak berhubungan.
Komputer kuantum Ion, yang merupakan atom-atom bermuatan dalam berbagai keadaan elektronik yang disebut ion, digunakan oleh komputer kuantum untuk mengimplementasikan qubit. Medan elektromagnetik digunakan untuk mengurung dan menangguhkan ion di atas perangkap mikrofabrikasi.
Perangkat berbasis ion yang terperangkap menggunakan gerbang kuantum dengan penggunaan laser untuk mengontrol keadaan elektronik ion. Qubit ion yang terperangkap ini menggunakan atom dari alam, bukan sintetis.
Prosesor superkonduktor
Pada suhu yang sangat rendah, serangkaian karakteristik fisik yang dikenal sebagai superkonduktivitas dapat dilihat pada beberapa bahan, termasuk helium dan merkuri. Ada suhu kritis tertentu dalam bahan-bahan ini di mana medan fluks magnetik dikeluarkan dan hambatan listriknya adalah nol. Loop kawat superkonduktor dapat menghantarkan listrik secara terus menerus dan tanpa sumber listrik.
Penerapan komputer kuantum dalam sirkuit elektronik superkonduktor dikenal sebagai komputasi kuantum superkonduktor. Sirkuit listrik superkonduktor yang dapat beroperasi pada suhu kriogenik digunakan dalam kontruksi qubit superkonduktor.
Prosesor atom netral
Teknologi ion yang terperangkap dan teknologi qubit atom netral bisa dikatakan mirip Namun, teknologi ini menjebak dan menahan qubit di tempatnya dengan menggunakan cahaya, bukan gaya elektromagnetik. Sirkuit ini dapat berfungsi pada suhu kamar karena atom-atomnya tidak bermuatan.
Prinsip komputasi kuantum
Pahami prinsip-prinsip dari komputasi kuantum di bawah ini:
Superposisi
Prinsip yang pertama adalah superposisi. Menurut superposisi, kita dapat menggabungkan dua atau lebih keadaan kuantum untuk menciptakan keadaan kuantum baru yang sah, seperti halnya gelombang dalam fisika klasik.
Di sisi lain, setiap keadaan kuantum juga dapat dinyatakan sebagai hasil dari dua atau lebih keadaan yang berbeda lainnya. Komputer kuantum bersifat paralel karena superposisi qubit atau bit kuantum, yang memungkinkannya memproses jutaan operasi sekaligus.
Keterikatan
Ketika dua sistem sangat erat hubungannya sehingga memahami satu sistem secara langsung memungkinkan kita untuk memahami sistem lainnya, disebut sebagai keterikatan kuantum. Dengan mengukur satu partikel, prosesor kuantum dapat menyimpulkan informasi tentang partikel lainnya.
Misalnya prosesor kuantum dapat memastikan bahwa jika satu qubit berputar ke atas, qubit lainnya akan selalu berputar ke bawah, dan sebaliknya. Komputer kuantum dapat menangani masalah yang rumit dengan lebih cepat berkat keterikatan kuantum.
Dekoherensi
Radiasi dan kondisi lingkungan lainnya berpotensi meruntuhkan keadaan kuantum qubit. Terdapat masalah teknik yang signifikan dalam konstruksi komputer kuantum. Masalah tersebut adalah mengembangkan karakteristik yang berusaha menunda dekoherensi keadaan, seperti menciptakan struktur unik yang melindungi qubit dari pengaruh luar.
Itu dia pemaparan mengenai teknologi komputasi kuantum. Temukan jawaban atas pertanyaanmu mengenai virtual reality, augmented reality dan teknologi lainnya di blog MetaNesia!
MetaNesia adalah platform dunia metaverse yang menciptakan interaksi virtual di mana pengguna dapat berinteraksi, berkolaborasi, dan berkreasi dengan lingkungan digital yang mendukung. Apabila kamu tertarik untuk menjual produk digital atau menjalin kerja sama dengan MetaNesia, kamu dapat bergabung dengan menghubungi Customer Service kami melalui WhatsApp untuk bertanya. Kamu juga dapat berkonsultasi dengan pihak MetaNesia secara gratis.
Kamu juga bisa merasakan pengalaman di dunia virtual dengan mengunduh aplikasi MetaNesia melalui website kami. Ayo rasakan pengalaman yang belum pernah kamu coba sebelumnya melalui MetaNesia!
Twitter
Linkedin