Mengenal Apa itu Quantum Computing? Jenis dan Contohnya

Teori kuantum adalah cabang fisika yang membahas dunia kecil atom dan partikel (subatomik) yang lebih kecil di dalamnya, menurut jurnal Documenta Mathematica, ketika mempelajari dunia yang sangat kecil ini, hukum fisika sangat berbeda dengan apa yang dilihat di sekitar kita.

Selama beberapa dekade, semua komputer kita dibangun dengan desain yang sama. Baik itu mesin besar di NASA, atau PC dan laptop di rumah. Mereka hanyalah kalkulator yang melakukan perhitungan.

Pengertian Quantum Computing

Quantum computing adalah cabang komputasi yang berfokus pada pengembangan teknologi komputer berdasarkan pengertian teori kuantum.

Terkait prinsip dan cara kerjanya sendiri, komputer ini memanfaatkan kekuatan kapasitas partikel subatomik yang tidak biasa untuk eksis di banyak keadaan, seperti 0 dan 1 pada waktu yang sama.

Dibandingkan dengan komputer tradisional, mereka dapat memproses lebih banyak data secara eksponensial dan untuk operasi dalam komputasi kuantum memanfaatkan keadaan kuantum objek untuk menghasilkan qubit.

Selain itu, mengutip dari sumber dari Situs Microsoft Azure, quantum computing adalah komputer yang memanfaatkan perilaku unik fisika kuantum, seperti superposisi, keterjeratan, dan interferensi kuantum, pada komputasi, di mana itu memperkenalkan konsep baru untuk metode pemrograman tradisional.

Apa itu Quantum dan Qubit?

Quantum dalam “komputasi kuantum” atau ilmu komputer mengacu pada mekanika kuantum yang digunakan sistem untuk menghitung output (keluaran).

Dalam bidang lainnya, khususnya ilmu fisika, quantum (kuantum) adalah unit diskrit terkecil yang mungkin dari setiap properti fisik. Biasanya mengacu pada sifat partikel atom atau subatom, seperti elektron, neutrino, dan foton.

Selanjutnya adakan qubit, ini merupakan unit dasar informasi dalam komputasi kuantum. Qubit memainkan peran yang sama dalam komputasi kuantum seperti halnya bit dalam komputasi klasik, tetapi mereka berperilaku sangat berbeda.

Bit klasik adalah biner dan hanya dapat menampung posisi 0 atau 1, tetapi qubit dapat menyimpan superposisi dari semua kemungkinan statusnya.

Cara Kerja Quantum Computing

Memang, komputer kuantum jauh lebih cepat daripada komputer klasik dan bahkan superkomputer sekalipun. Dalam praktiknya, seperti komputer kuantum Google yang bernama Sycamore, dikatakan telah melakukan perhitungan dalam 200 detik yang lebih cepat dari komputer super milik IBM.

Untuk mekanisme atau cara kerja quantum computing (komputer kuantum), mereka memiliki tiga bagian utama termasuk :

1. Area yang menampung qubit.
2. Metode untuk mentransfer sinyal ke qubit.
3. 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.

Memang terbilang rumit, namun mulai sekarang kita perlu terbiasa dengan bagaimana cara kerja qubit ini, di mana kemungkinan besar ke depannya para developer atau pengembang perlu menyesuaikan aplikasi, algoritma, dan software mereka dengan mekanisme tersebut.

Jenis Implementasi Quantum Computing

Adapun beberapa jenis implementasi, penerapan, atau aplikasi, serta macam-macam fungsi kegunaan dari quantum computing (computer atau komputer kuantum) yang perlu diketahui adalah sebagai berikut :

1. Quantum Simulation (Simulasi Kuantum)

Komputer kuantum bekerja sangat baik untuk memodelkan sistem kuantum lain karena mereka menggunakan fenomena kuantum dalam perhitungannya. Ini berarti bahwa mereka dapat menangani kompleksitas dan ambiguitas sistem yang akan membebani komputer klasik.

Contoh sistem kuantum yang dapat dimodelkan meliputi fotosintesis, superkonduktivitas, dan formasi molekul kompleks.

2. Cryptography (Kriptografi)

Kriptografi klasik yang ada seperti sering digunakan di abad 20 sekarang, seperti algoritme Rivest–Shamir–Adleman (RSA) yang banyak digunakan untuk mengamankan transmisi data, dan itu bergantung pada kerumitan masalah seperti faktorisasi bilangan bulat atau logaritma diskrit.

Banyak dari masalah ini dapat diselesaikan dengan lebih efisien menggunakan komputer kuantum.

3. Optimization (Optimasi)

Optimasi adalah proses menemukan solusi terbaik untuk masalah yang diberikan. Dalam sains dan industri, keputusan penting dibuat berdasarkan faktor-faktor seperti biaya, kualitas, dan waktu produksi yang semuanya dapat dioptimalkan.

Dengan menjalankan algoritme pengoptimalan yang terinspirasi kuantum pada komputer klasik, kita sekarang dapat menemukan solusi yang sebelumnya tidak mungkin.

Ini membantu para pakar, ahli, dan para peneliti menemukan cara yang lebih baik untuk mengelola sistem yang kompleks seperti arus lalu lintas, penetapan gerbang pesawat, pengiriman paket, dan penyimpanan energi.

4. Quantum Machine Learning (Pembelajaran Mesin Kuantum)

Pembelajaran mesin pada komputer klasik merevolusi dunia sains dan bisnis. Akan tetapi, model pembelajaran mesin pelatihan datang dengan biaya komputasi yang tinggi, dan itu telah menghambat ruang lingkup dan pengembangan lapangan.

Untuk mempercepat kemajuan di bidang terkait perlu mencari cara untuk merancang dan mengimplementasikan perangkat lunak kuantum yang memungkinkan pembelajaran mesin yang lebih cepat.

5. Searching (Pencarian)

Untuk hal ini perlu untuk diketahui bahwa sudah ada sebuah algoritma kuantum yang dikembangkan pada tahun 1996 secara dramatis mempercepat solusi untuk pencarian data tidak terstruktur, menjalankan pencarian dalam langkah-langkah yang lebih sedikit daripada algoritma klasik.

Contoh Quantum Computing

Untuk lebih memperjelas pembahasan lengkap dan detail terkait pengertian dari quantum computing atau komputer kuantum ini, di sini akan membantu melengkapinya dengan penguraian contoh di dunia nyata (real-world example).

Perlu diketahui bahwa Google (GOOG) menghabiskan miliaran dolar untuk rencananya membangun komputer kuantum pada tahun 2029. Perusahaan tersebut telah membuka kampus di California, yang disebut Google AI, untuk membantunya mencapai tujuannya. Google telah berinvestasi dalam teknologi ini selama bertahun-tahun.

Begitu juga dengan perusahaan lain, seperti Honeywell International (HON) dan International Business Machine (IBM). IBM berharap untuk mencapai tonggak komputasi kuantum utama di tahun-tahun mendatang.

Sementara beberapa perusahaan telah membangun komputer kuantum pribadi (walaupun mahal), masih belum ada yang tersedia di sisi komersial. Dan ada minat dalam komputasi kuantum dan teknologinya, dengan JPMorgan Chase dan Visa yang mempelajari teknologi tersebut.

Kini, setelah dikembangkan, Google dapat meluncurkan layanan komputasi kuantum melalui cloud. Beberapa perusahaan juga dapat memperoleh akses ke teknologi kuantum tanpa harus membangun komputer kuantum.

IBM berencana untuk memiliki komputer kuantum 1.000-quibit pada tahun 2023. Walapun untuk saat ini, IBM mengizinkan akses ke mesinnya jika mereka adalah bagian dari jaringan quantumnya (Quantum Network IBM).

Seperti yang dapat kalian pikirkan, adapun beberapa dari mereka yang menjadi bagian dari jaringan tersebut antara lain organisasi penelitian, universitas, dan laboratorium.

Selain itu, seperti perusahaan Microsoft, mereka juga menawarkan perusahaan akses ke teknologi kuantum melalui platform Azure Quantum, tidak seperti Google, yang tidak menjual akses ke komputer kuantumnya.