(Komputer Masa Depan)
Apa itu komputer kuantum ?? apa kalian pernah mendengar sebelumnya tentang komputer kuantum ? dan bagaimana perkembangan komputer kuantuk sekarang ? hmm, kalau saya jujur aja baru pertama kali mengetahui adanya komputer kuantum. Itu juga dari tugas yang diberikan oleh dosen pengantar komputasi modern saya. Disini saya akan menjelaskan sedikit banyak tentang asal mula adanya komputer kuantum. Dari referensi yang sudah ada sebelumnya, seperti dari wikipedia dan blog-blog para ahli. Langsung aja yuuk..
- Asal muasal komputer kuantum
Apa kalian tau ternyata komputer kuantum dimulai pada saat perkembangan komputer dari jaman pita magnetik, tabung dioda, sampai kemudian ditemukan teknologi transistor sampai ukuran yang sangat kecil, dari sini kita juga berharap supaya teknologi komputer tidak mandek begitu saja setelah teknologi transistor tidak bisa bnerkembang lagi. Sekarang ada harapan baru pengganti teknologi transistor yaitu Quantum Computer.
Disini saya akan coba menjelaskan tentang asal mula adanya komputer kuantum. 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). Pada awalnya Feynman mengemukakan idenya mengenai sistem kuantum yang juga dapat melakukan proses penghitungan. Fenyman juga mengemukakan bahwa sistem ini bisa menjadi simulator bagi percobaan fisika kuantum. Selanjutnya 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 digunakandalam sistem kuantum yaitu algoritma shor dan algoritma grover.
Walaupun komputer kuantum masih dalam pengembangan, telah dilakukan eksperimen dimana operasi komputasi kuantum dilakukan atas sejumlah kecil Qubit. Riset baik secara teoretis maupun praktek terus berlanjut dalam laju yang cepat, dan banyak pemerintah nasional dan agensi pendanaan militer mendukung riset komputer kuantum untuk pengembangannya baik untuk keperluan rakyat maupun masalah keamanan nasional seperti kriptoanalisis. Telah dipercaya dengan sangat luas, bahwa apabila komputer kuantum dalam skala besar dapat dibuat, maka komputer tersebut dapat menyelesaikan sejumlah masalah lebih cepat daripada komputer biasa. Komputer kuantum berbeda dengan komputer DNA dan komputer klasik berbasis transistor, walaupun mungkin komputer jenis tersebut menggunakan prinsip kuantum mekanik. Sejumlah arsitektur komputasi seperti komputer optik walaupun menggunakan superposisi klasik dari gelombang elektromagnetik, namun tanpa sejumlah sumber kuantum mekanik yang spesifik seperti keterkaitan, maka tak dapat berpotensi memiliki kecepatan komputasi sebagaimana yang dimiliki oleh komputer kuantum.
- Mengenai Komputer Kuantum
Molekul alanin yang digunakan dalam penerapan NMR dari error correction. Qubit diterapkan oleh spin dari atom karbon.
Komputer kuantum adalah alat hitung yang menggunakan sebuah fenomena mekanika kuantum, misalnya superposisi dan keterkaitan, untuk melakukan operasi data. Dalam komputasi klasik, jumlah data dihitung dengan bit; dalam komputer kuantum, hal ini dilakukan dengan qubit. Prinsip dasar komputer kuantum adalah bahwa sifat kuantum dari partikel dapat digunakan untuk mewakili data dan struktur data, dan bahwa mekanika kuantum dapat digunakan untuk melakukan operasi dengan data ini. Dalam hal ini untuk mengembangkan komputer dengan sistem kuantum diperlukan suatu logika baru yang sesuai dengan prinsip kuantum.
Perkembangan komputer melaju dengan pesatnya. Gordan Moore, salah satu pendiri Intel bahkan mengatakan, kemampuan prosesor komputer (jumlah transistor dan kecepatannya) akan bertambah dua kali lipat setiap 18 bulan. Hal ini telah berlangsung selama hampir empat dasawarsa. Jika hal ini terus berlanjut, diperkirakan ukuran transistor pada tahun 2030 akan menjadi hanya sebesar atom hidrogen. Dengan ukuran sekecil ini, proses fisika dalam sebuah transistor tidak akan mengikuti hukum-hukum fisika klasik, namun mengikuti hukum fisika kuantum.
Komputer kuantum mempunyai kemampuan menghitung dan mamproses yang sangat menajubkan. Jika berhasil dikembangkan, maka komputer kuantum akan mampu menyelsaikan perhitungan sangat rumit yang dalam waktu 20 menit, jika dibandingkan dengan komputer tercepat saat ini memakan waktu 1025 tahun. Hal ini tentu menarik para ilmuwan terutama ilmuwan fisika untuk megembangkannya. Jika hal ini terbukti benar, maka untuk kebutuhan server untuk berbagai pemrosesan administrasi, pajak, dll di negara sebesar As dan dengan kerumitan data lebih dari 100x dari sekarang hanya dibuuthkan 2-3 server Quantum Computer (1 untuk backup).
(gambar tengah) Fenomena superposisi ; terlihat adanya blochspere yang menjadi dasar dari komputer kuantum
Tentunya dengan komputer kuantum ini memiliki cara kerja dan kecepatan yang berbeda dengan komputer biasa saat ini. Sebuah komputer kuantum dapat mensimulasikan sebuah proses yang tidak dapat dilakukan oleh komputer klasik. Hal ini membuat para ilmuwan harus memiliki paradigma baru dalam hal permrosesan informasi. Ilmuwan harus memikirkan logika baru untuk komputer kuantum. Salah satu logika yang berhasil adalah algoritma shor yang ditemukan Peter Shor pada tahun 1995.
Lewat algoritma Shor ini, sebuah komputer kuantum dapat memecahkan sebuah kode rahasia yang saat ini secara umum digunakan untuk mengamankan pengiriman data. Kode ini disebut kode RSA. 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. Namun, sebagai kompensasi dari semua itu, komputer kuantum juga memberikan cara baru dalam berkomunikasi secara aman lewat apa yang disebut dengan komunikasi kuantum. Dengan logika dan komunikasi quantum ini, akan didapatkan keuntungan-keuntungan seperti keamanan lebih terjamin, pemrosesan database lebih cepat.
- Penggunaan Komputer Kuantum saat ini
Gambar-gambar diatas adalah model Komputer Kuantum yang dikembangkan D-Wave, bawah produk D-Wave "Orion"didinginkan sampai -125,15 C
D-Wave perusahaan komputer asal Vancouver, Canada merilis kabar bahwa pihaknya telah mampu untuk beroperasi dengan prinsip quantum yang jauh lebih cepat dari komputer yang ada saat ini. Komputer yang diberi nama “Orion” ini, menggunakan teknik cetakan rata yang sistematis, dipadukan dengan sebuah chip niobium superkonduksi dan suhu ultrarendah, dapat mengerjakan 16 qubit. Chip inti harus dingin hingga mendekati titik nol absolut (-125.15ºC), agar supaya dalam proses perhitungannya tetap dalam kondisi kuantum Perusahaan D-Wave menuturkan, bahwa komputer kuantum ini bisa mengoperasikan 64 ribu hitungan secara bersamaan, dan prototipe komputer kuantum yang diperlihatkannya pada 13 Februari lalu merupakan komputer tipe bisnis yang pertama di dunia, di dalamnya ditanami chip kuantum yang dapat mengoperasikan 16 qubit. Perusahaan tersebut berencana dalam waktu 18 bulan ke depan, kecepatannya akan dinaikkan hingga 32 qubits pada akhir tahun 2007 ini, dan pada 2008 mendatang kecepatannya akan dinaikkan 512 qubits hingga 1024 qubits, dan akan disewakan bagi perdagangan.
Diperkirakan komputer kuantum bisa lebih cepat berkembang dan muncul mengingat perintis ritel processor kelas berat seperti AMD, Intel, ataupun IBM pasti juga akan turun mengembangkannya.
- Pemakaian Komputer Kuantum dalam Kehidupan sehari-hari
Komputer yang biasa kita gunakan sehari-hari merupakan komputer digital. Komputer digital sangat berbeda dengan komputer kuantum yang super itu. Komputer digital bekerja dengan bantuan microprocessor yang berbentuk chip kecil yang tersusun dari banyak transistor. Microprocessor biasanya lebih dikenal dengan istilah Central Processing Unit (CPU) dan merupakan ‘jantung’nya komputer. Microprocessor yang pertama adalah Intel 4004 yang diperkenalkan pada tahun 1971. Komputer pertama ini cuma bisa melakukan perhitungan penjumlahan dan pengurangan saja. Memory komputer menggunakan sistem binary atau sistem angka basis 2 (0 dan 1) yang dikenal sebagai BIT (singkatan dari Binary digIT). Konversi dari angka desimal yang biasa kita gunakan (angka berbasis 10 yang memiliki nilai 0 sampai 9) adalah sebagai berikut:
0 = 0
1 = 1
2 = 10
3 = 11
4 = 100
5 = 101
6 = 110
7 = 111
8 = 1000
9 = 1001
10 = 1010
11 = 1011
12 = 1100
13 = 1101
14 = 1110
15 = 1111
16 = 10000
17 = 10001
Kalau kita ingin menghitung angka apa yang dilambangkan oleh 101001 caranya sebagai berikut (menggunakan sistem 2n): (1 x 25) + (0 x 24) + (1 x 23) + (0 x 22) + (0 x 21) + (1 x 20) = 32 + 0 + 8 + 0 + 0 +1 = 41.
- Perkembangan Komputer Kuantum Hingga Sekarang
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.
Di masa mendatang kita akan menggunakan komputer yang tidak lagi tersusun dari transistor-transistor mini seperti sekarang, Komputer kuantum tidak lagi memerlukan chip komputer yang semakin lama semakin padat karena semakin berlipatgandanya jumlah transistor yang dibutuhkan untuk meningkatkan kinerja komputer. Komputer masa depan justru dipenuhi oleh cairan organik sebagai ‘jantung’nya. Cairan organik ini mengandung atom-atom/partikel-partikel yang bisa berada dalam keadaan superposisi tersebut. Ini berarti, kita benar-benar memanfaatkan zat organik alami untuk menjadi ‘kalkulator’ canggih karena ternyata cairan organik dari alam memiliki bakat berhitung!
Gambar Sistem komputer masa depan
Komputasi Kuantum merupakan suatu bidang multidisplin dan menarik, yang telah menjadi fokus peneletian baik eksperimental maupun teoritis dalam sepuluh tahun terakhir. Diantara sistem-sistem yang diusulkan, misalkan model iop-traps atau rangkaian superkonduktor, Qubits berbasis keadaan padat (solid- states) diasumsikan menjadi kandidat yang menjanjikan bagi pengujian pertama dari Hardware Kuantum.
Peneliti-peneliti dari 3. Physikalischen Instituts Universität Stuttgart dan Harvard University, telah berhasil dalam eksperimennya, yaitu bagaimana cacat titik (poin defect) pada intan (diamond) dapat berfungsi dengan baik sebagai prosessor yang sangat kecil dari kompute kuantum. Qubits didefinisikan sebagai keadaan spin tunggal (elektorn atau inti). Dengan asumsi ini, memungkikan kita mengeksplorasi waktu koheren yang lama (beberapa detik bagi spin inti pada temperatur-temperatur kirogenik). Disamping itu, transisi optik antara keadaan elektronik dasar dan tereksitasi memungkinkan koppling antara derajat kebebasan spin dengan keadaan medan elektromagnetik. Koppling yang demikian memungkinkan akses keadaan spin ‘read-out’ melalui hamburan foton spin-selective. Konsekuensi logis, kita dapat menggunakan keadaan spin sebagai ‘robust memory’ bagi “flying qubits (foton)”.
Cukup sekian pembahasan tentang Komputer Kuantum pada kesempatan kali ini, mengingat tempat dan kesempatan yang terbatas. Terima kasih banyak.. mohon maaf apabila banyak kesamaan pada penulisan.
