KOMPUTER KUANTUM
- Sejarah Komputer Kuantum
Gordon Moore, salah satu pendiri Intel, di tahun 1960-an menyatakan bahwa jumlah transistor yang dapat dibuat dalam satu mikroprosesor akan menjadi dua kali lipat setiap 18 bulan. Pernyataan ini terkenal sebagai hukum Moore. Implikasi dari hukum Moore ini adalah kita dapat terus meningkatkan kemampuan chip komputer dengan cara menjejalkan transistor yang lebih banyak ke dalamnya. Hukum Moore terbukti merupakan penanda yang akurat bagi perkembangan industri komputer selama beberapa dekade belakangan.
Intel dan perusahaan komputer lainnya mengalokasikan sumber daya yang sangat besar dalam riset untuk memastikan bahwa hukum Moore tetap berlaku, sampai batas fisik absolut tercapai. Tetapi, ada beberapa konsekuensi yang timbul dari hukum Moore. Seiring dengan menyusutnya ukuran transistor dan chip, jumlah panas yang dihasilkan dalam chip komputer meningkat dan ada biaya yang sangat besar untuk menghilangkan panas yang berpotensi merusak chip. Biaya ini tentu saja menghambat perkembangan kemampuan komputer konvensional. Industri komputer khawatir jika biaya penghilangan panas ini menjadi biaya utama dalam memproduksi komputer di masa depan.
Algoritma kuantum Deutsch-Jozsa dapat dianalogikan dari cerita berikut ini. Misalkan kita hendak membuat sakelar lampu untuk sebuah kamar mandi. Kita memutuskan bahwa sakelar tersebut ditempatkan di luar kamar mandi, di samping pintu kamar mandi. Tetapi, kita curiga bahwa rangkaian sakelar yang dipasang tukang listrik yang kita bayar tidak bekerja dengan benar yang menyebabkan lampu kamar mandi selalu hidup atau selalu mati, tidak peduli dengan posisi sakelar.
Untuk memeriksa apakah sakelar memang bekerja atau tidak, kita harus mengubah posisi sakelar dua kali (sekali on dan sekali off) dan melihat ke dalam kamar mandi setiap posisi sakelar berubah. Deutsch dan Josza menemukan algoritma kuantum yang secara menakjubkan hanya memerlukan seseorang untuk melihat ke dalam kamar mandi sekali saja untuk menentukan rangkaian saklar bekerja atau tidak.
Riset dalam bidang komputer kuantum mulai berkembang dengan cepat ketika riset Deutsch dan Josza diikuti oleh penemuan algoritma kuantum lainnya dari fisikawan Amerika, Peter Shor. Algoritma Shor dapat menemukan faktor prima dari bilangan bulat yang sangat besar (sampai ratusan digit) [Shor, 1999]. Implikasi dari ditemukannya algoritma ini mempengaruhi banyak bidang, seperti dalam hal keamanan internet dan transaksi online.
Sebagian besar skema kriptografi yang digunakan sekarang bergantung kepada fakta bahwa komputer konvensional memerlukan waktu jutaan tahun untuk menemukan faktor prima dari bilangan yang sangat besar yang digunakan untuk memecahkan kode kriptografi. Namun, komputer kuantum dengan algoritma Shor dapat dengan mudah dan cepat memecahkan kode tersebut.
Perkembangan lainnya adalah ditemukannya algoritma kuantum untuk mencari data tertentu dalam database yang sangat besar oleh Lev Grover. Algoritma Grover membuat komputer kuantum dapat mencari informasi penting jauh lebih cepat dari komputer klasik [Grover, 1996].
- Merealisasikan Komputer Kuantum
Dalam komputer konvensional, informasi disampaikan sebagai bilangan biner, 0 atau 1, yang disebut bit. Sementara itu, komputer kuantum menggunakan qubit (quantum bit) yang dapat berada dalam keadaan 0, 1, atau superposisi 0 dan 1.
Hal lain yang menjadi perhatian adalah jika ukuran chip mencapai skala nanometer (satu per triliun meter), efek kuantum menjadi penting dan akan berpotensi sebagai sumber kesalahan dalam komputasi. Implikasinya adalah akan sulit untuk membuat chip yang bekerja dengan benar. Di sinilah ilmuwan mulai berimajinasi tentang adanya komputer kuantum.
Konsep awal tentang komputer yang beroperasi berdasarkan teori kuantum pertama kali diajukan oleh fisikawan legendaris Amerika, Richard Feynman, pada tahun 1980-an. Feynman menyadari komputer klasik tidaklah efisien ketika dipakai untuk mensimulasikan dinamika sistem kuantum. Hal ini menyiratkan pula bahwa ketika komputer konvensional dipakai untuk melakukan simulasi dalam bidang seperti kimia kuantum, fisika material terkondensasi, atau desain obat-obatan, dibutuhkan kekuatan komputasi yang sangat besar.
Richard Feynman mengajukan hipotesis jika sebuah komputer generasi baru yang beroperasi berdasarkan fisika kuantum akan bekerja secara lebih efisien dibandingkan dengan komputer klasik. Hipotesis Feynman saat itu belum dapat dibuktikannya sendiri. Namun, hal ini telah membukakan pintu untuk eksplorasi potensi kemampuan komputer yang berdasarkan prinsip-prinsip teori kuantum. Dari sini dimulailah cerita eksplorasi komputer kuantum. Sebagai contoh, pada awal tahun 1990-an, David Deutsch, seorang fisikawan dari Inggris, dan Richard Josza, seorang fisikawan dari Amerika Serikat, mengajukan algoritma kuantum untuk pertama kalinya [Deutsch dan Josza, 1992].
- Perbedaan komputer kuantum dengan komputer klasik
Memori komputer klasik merupakan string dari 0s dan 1s, dan ia mampu melakukan perhitungan hanya pada sekumpulan bilangan secara simultan. Memori komputer kuantum merupakan sebuah keadaan kuantum yang mrupakan superposisi dari bilangan-bilangan yang berbeda. Sebuah komputer kuantum dapat melakukan perhitungan klasik reversible secara bebas pada semua bilangan secara bersamaan. Pelaksanaan sebuah komputasi pada bilangan yang berbeda pada saat yang sama dan kemudian penginterferesian semua hasil untuk mendapatkan satu jawaban, menjadikan sebuah komputer kuantum jauh lebih kuat daripada komputer klasik (West, 2000).
Sepanjang sejarah komputasi, bit tetap merupakan unit komputasi dasar informasi. Mekanika kuantum memungkinkan pengkodean informasi dalam bit kuantum (qubit). Tidak seperti bit klasik, yang hanya bisa menyimpan nilai tunggal - baik 0 atau 1 - qubit dapat menyimpan baik 0 dan 1 pada saat yang sama. Selanjutnya, register kuantum 64 qubit dapat menyimpan nilai 264 sekaligus. Komputer Kuantum dapat melakukan perhitungan pada semua nilai-nilai ini pada saat yang sama. Namun, penggalian hasil dari perhitungan paralel masif telah terbukti sulit, membatasi jumlah aplikasi yang telah menunjukkan peningkatan kecepatan yang signifikan dibandingkan komputasi klasik. Paralelisme klasik juga dapat meningkatkan jumlah nilai yang ditangani secara bersamaan, tapi lama sebelum mencapai jumlah paralelisme yang dicapai oleh sebuah komputer kuantum, sebuah sistem klasik kehabisan ruang. Untuk sistem klasik, jumlah paralelisme meningkat dalam proporsi langsung dengan ukuran sistem.
Daftar pustaka :
http://majalah1000guru.net/2016/05/komputer-kuantum/
http://wind0809.blogspot.co.id/2013/05/sekilas-tentang-komputer-kuantum.html
