Penjelasan Quantum Computing

Apa itu komputer quantum?

Komputer kuantum memanfaatkan beberapa fenomena mekanika kuantum yang menghasilkan lompatan besar ke depan dalam kekuatan pemrosesan. Mesin Quantum bertujuan untuk melampaui bahkan superkomputer yang paling canggih saat ini. Komputer kuantum menjanjikan kekuatan kemajuan yang menarik di berbagai bidang, dari ilmu material hingga penelitian farmasi. Perusahaan sudah bereksperimen dengan mereka untuk mengembangkan hal-hal seperti baterai yang lebih ringan dan lebih kuat untuk mobil listrik, dan untuk membantu menciptakan obat baru.Rahasia kekuatan komputer kuantum terletak pada kemampuannya untuk menghasilkan dan memanipulasi bit kuantum, atau qubit.

Qubit

Komputer saat ini menggunakan bit aliran pulsa listrik atau optik yang mewakili 1s atau 0s. Segala sesuatu mulai dari kicauan dan email Anda hingga lagu-lagu iTunes Anda dan video YouTube pada dasarnya adalah rangkaian panjang dari angka-angka biner ini. Komputer kuantum, di sisi lain, menggunakan qubit, yang biasanya merupakan partikel subatomik seperti elektron atau foton. Menghasilkan dan mengelola qubit adalah tantangan ilmiah dan teknik. Beberapa perusahaan, seperti IBM, Google, dan Rigetti Computing, menggunakan sirkuit superkonduktor yang didinginkan hingga suhu yang lebih dingin daripada ruang angkasa. Yang lain, seperti IonQ, menjebak atom individu dalam medan elektromagnetik pada chip silikon di ruang ultra-tinggi. Dalam kedua kasus, tujuannya adalah untuk mengisolasi qubit dalam keadaan kuantum yang terkontrol. Qubit memiliki beberapa sifat kuantum unik yang berarti grup yang terhubung dapat memberikan kekuatan pemrosesan yang jauh lebih banyak daripada jumlah bit biner yang sama. Salah satu properti itu dikenal sebagai superposition dan yang lainnya disebut keentanglementan.

Superposition

Qubit dapat mewakili berbagai kemungkinan kombinasi 1 dan 0 pada saat yang sama. Kemampuan ini untuk secara bersamaan berada di beberapa negara disebut superposition. Untuk menempatkan qubit ke dalam superposition, peneliti memanipulasi mereka menggunakan laser presisi atau sinar microwave. Berkat fenomena yang berlawanan dengan intuisi ini, komputer kuantum dengan beberapa qubit dalam superposition dapat mengeruk sejumlah besar hasil potensial secara bersamaan. Hasil akhir perhitungan hanya muncul setelah qubit diukur, yang segera menyebabkan status kuantumnya “runtuh” menjadi 1 atau 0.

Entanglement

Peneliti dapat menghasilkan pasangan qubit yang entanglement (terjerat)  yang berarti dua anggota pasangan ada dalam satu keadaan kuantum. Mengubah status salah satu qubit akan secara instan mengubah status yang lain dengan cara yang dapat diprediksi. Ini terjadi bahkan jika mereka dipisahkan oleh jarak yang sangat jauh. Tidak ada yang benar-benar tahu persis bagaimana atau mengapa keterikatan bekerja. Itu bahkan membingungkan Einstein, yang terkenal menggambarkannya sebagai "tindakan seram di kejauhan." Tapi itu kunci kekuatan komputer kuantum. Dalam komputer konvensional, menggandakan jumlah bit menggandakan kekuatan pemrosesan. Tetapi berkat keentanglementan, menambahkan qubit tambahan ke mesin kuantum menghasilkan peningkatan eksponensial dalam kemampuannya menghitung angka. Komputer kuantum memanfaatkan qubit entanglement dalam semacam rantai daisy kuantum untuk mengerjakan keajaiban mereka. Kemampuan mesin untuk mempercepat perhitungan menggunakan algoritma kuantum yang dirancang khusus adalah alasan mengapa ada begitu banyak desas-desus tentang potensi mereka. Itulah kabar baiknya. Kabar buruknya adalah bahwa mesin kuantum jauh lebih rentan kesalahan daripada komputer klasik karena decoherence.

Decoherence

Interaksi qubit dengan lingkungan mereka dengan cara yang menyebabkan perilaku kuantum mereka membusuk dan akhirnya menghilang disebut decoherence. Keadaan kuantum mereka sangat rapuh. Getaran sekecil apa pun atau perubahan suhu  gangguan yang dikenal sebagai “kebisingan” dalam bahasa kuantum  dapat menyebabkan mereka jatuh dari superposition sebelum pekerjaan mereka dilakukan dengan benar. Itulah sebabnya para peneliti melakukan yang terbaik untuk melindungi qubit dari dunia luar di lemari es super dan ruang vakum. Namun terlepas dari usaha mereka, kebisingan masih menyebabkan banyak kesalahan masuk ke dalam perhitungan. Algoritma smart quantum dapat mengompensasi sebagian dari ini, dan menambahkan lebih banyak qubit juga membantu. Namun, kemungkinan akan membutuhkan ribuan qubit standar untuk membuat qubit tunggal yang sangat andal, yang dikenal sebagai qubit "logis". Ini akan menguras banyak kapasitas komputasi komputer kuantum. Dan ada intinya: sejauh ini, para peneliti belum dapat menghasilkan lebih dari 128 qubit standar (lihat penghitung qubit kami di sini). Jadi kita masih bertahun-tahun lagi dari mendapatkan komputer kuantum yang akan bermanfaat secara luas.Itu tidak menyurutkan harapan perintis untuk menjadi yang pertama yang menunjukkan "quantum supremacy."

Quantum Supremacy

Ini adalah titik di mana komputer kuantum dapat menyelesaikan perhitungan matematis yang terbukti di luar jangkauan bahkan superkomputer yang paling kuat. Masih belum jelas berapa qubit yang dibutuhkan untuk mencapai ini karena para peneliti terus menemukan algoritma baru untuk meningkatkan kinerja mesin klasik, dan perangkat keras superkomputer terus menjadi lebih baik. Tetapi para peneliti dan perusahaan bekerja keras untuk mengklaim gelar tersebut, melakukan pengujian terhadap beberapa superkomputer paling kuat di dunia.Ada banyak perdebatan di dunia penelitian tentang seberapa penting pencapaian pencapaian ini. Daripada menunggu supremasi diumumkan, perusahaan sudah mulai bereksperimen dengan komputer kuantum yang dibuat oleh perusahaan seperti IBM, Rigetti, dan D-Wave, sebuah perusahaan Kanada. Perusahaan China seperti Alibaba juga menawarkan akses ke mesin kuantum. Beberapa bisnis membeli komputer kuantum, sementara yang lain menggunakan yang disediakan melalui layanan komputasi awan.

Penggunaan Komputer kuantum

Komputer kuantum sudah lumayan benyak digunakan, salah satunya adalah aplikasi komputer kuantum yang paling menjanjikan adalah untuk mensimulasikan perilaku materi hingga ke tingkat molekul. Pabrikan mobil seperti Volkswagen dan Daimler menggunakan komputer kuantum untuk mensimulasikan komposisi kimia baterai kendaraan listrik untuk membantu menemukan cara baru untuk meningkatkan kinerja mereka. Dan perusahaan farmasi memanfaatkan mereka untuk menganalisis dan membandingkan senyawa yang dapat mengarah pada pembuatan obat baru. Mesin-mesin juga bagus untuk masalah optimasi karena mereka dapat mencari solusi potensial dalam jumlah besar dengan sangat cepat. Airbus, misalnya, menggunakannya untuk membantu menghitung jalur naik dan turun yang paling efisien bahan bakar untuk pesawat. Dan Volkswagen telah meluncurkan layanan yang menghitung rute optimal untuk bus dan taksi di kota-kota untuk meminimalkan kemacetan. Beberapa peneliti juga berpikir mesin itu dapat digunakan untuk mempercepat kecerdasan buatan. Butuh beberapa tahun bagi komputer kuantum untuk mencapai potensi penuh mereka. Universitas dan bisnis yang mengerjakannya menghadapi kekurangan peneliti terampil di lapangan — dan kurangnya pemasok beberapa komponen utama. Tetapi jika mesin-mesin komputasi baru yang eksotis memenuhi janji mereka, mereka dapat mengubah seluruh industri dan turbocharge inovasi global.

Source : 

https://www.technologyreview.com/s/612844/what-is-quantum-computing/ 

https://www.cbinsights.com/research/report/quantum-computing/