Quantum Computing: Arti, Sejarah, Cara Kerja, dan Fungsinya

tirto.id - Floating point (float) komputer kuantum masa depan dipercaya memiliki kemampuan berkali-kali lipat lebih tinggi dari AMD Ryzen™ 9 7950X. Berikut ini pengertian, cara kerja, fungsi, hingga sejarah komputer kuantum.

Sebelum lebih jauh, tahukah Anda bahwa semua perangkat seperti laptop dan handphone yang digunakan kini memakai prinsip dari komputer konvensional. Sistem komputer konvensional dapat berjalan karena terdapat alat elektronik di dalam CPU yang disebut transistor.

Transistor adalah saklar elektronik kecil yang dapat dihidupkan atau dimatikan dengan memberikan tegangan pada terminalnya. Saat saklar tersebut hidup, ilmuwan komputer menamainya "1", sementara ketika mati adalah "0".

Saat suatu perangkat memiliki satu transistor, data yang disimpan adalah dua, meliputi 1 dan 0 yang disebut dengan binary digit (bits). Jika terdapat dua transistor, suatu perangkat mampu menyimpan empat data yaitu 01, 10, 11, dan 00.

Perangkat dengan dua transistor memiliki empat kemungkinan data, yang disebut dua bits. Jumlah data kemungkinan yang disimpan akan semakin bertambah mengikuti kuantitas bitsnya.

Pada sebuah komputer atau handphone baru, perangkat Anda memiliki 64 bits. Sewaktu terjadi pemrosesan data, perangkat Anda akan memproses 64 kombinasi dari transistor.

Dalam perangkat dengan 64 bits adalah jumlah data yang diproses sebanyak 18.446.744.073.709.551.616. Kuantitas data tersebut, ribuan kali lebih banyak dari jumlah estimasi dua triliun galaksi di seluruh observable universe.

Pada komputer konvensional, saat memproses suatu data, sistem akan mengecek setiap kemungkinan yang ada satu per satu. Alhasil, diperlukan waktu lebih banyak untuk menemukan suatu jawaban.

Oleh sebab itu, komputer kuantum (quantum computing) hadir untuk menyelesaikan masalah tersebut dengan konsep kuantum yang disebut superposisi.

Apa itu Komputer Kuantum dan Cara Kerjanya?

Dilansir laman International Business Machines (IBM), komputer kuantum adalah komputasi yang menggunakan teknologi khusus, termasuk perangkat keras dan algoritma komputer yang memanfaatkan mekanika kuantum untuk memecahkan masalah kompleks yang tidak dapat diselesaikan komputer klasik dengan cukup cepat.

Pada komputer kuantum, tidak hanya ada data 1 atau 0, namun memiliki kemungkinan di antara keduanya. Bahkan dapat dikatakan berada di keadaan 0 dan 1 secara bersamaan. Berbeda dengan komputer konvensional yang mengenal bits, unit dasar informasi dalam komputer kuantum disebut qubits.

Di sisi lain, sistem kerja komputer kuantum adalah mencoba semua kemungkinan yang ada sekaligus. Dengan begitu, waktu yang dibutuhkan untuk memproses suatu data akan lebih cepat dibandingkan komputer konvensional.

Apabila digambarkan, suatu komputer kuantum dengan 30 qubit setara dengan 10 teraflops. Floating AMD Ryzen™ 9 7950X hampir mencapai satu teraflops. Maka dari itu, komputer kuantum dengan 30 qubits dapat dikatakan 10 kali lebih cepat dari processor tersebut.

Sejarah Komputer Kuantum

Sejarah komputer kuantum dimulai ketika Richard Feynman menyampaikan potensi keuntungan komputasi dengan sistem kuantum pada 1982.

David Deutsch kemudian mengembangkan informasi tersebut dan menerbitkan gagasan “universal quantum computer” pada 1985. Dilansir The Quantum Insider, berikut ini perkembangan lebih lanjut komputasi komputer:

Tahun 1994:

Peter Shor menyajikan algoritma yang dapat menemukan faktor bilangan besar secara efisien. Algoritma baru tersebut mengungguli algoritma klasik terbaik dan secara teoritis membahayakan pondasi enkripsi modern (sekarang disebut algoritma Shor).

Tahun 1996;

Lov Grover menyajikan algoritma untuk komputer kuantum yang lebih efisien untuk mencari database (sekarang disebut sebagai algoritma pencarian Grove).

DI tahun ini juga Seth Lloyd mengusulkan algoritma kuantum yang dapat mensimulasikan sistem mekanika kuantum.

Tahun 1999:

Sistem D-Wave didirikan Geordie Rose.

Tahun 2000:

Eddie Farhi di MIT mengembangkan ide untuk komputasi kuantum adiabatik

Tahun 2001:

IBM dan Universitas Stanford menerbitkan implementasi pertama algoritma Shor, memfaktorkan 15 menjadi faktor prima pada prosesor 7-qubit.

Tahun 2010:

Komputer kuantum komersial pertama "D-Wave One" dirilis (annealer).

Pada 2016:

IBM menyediakan komputasi kuantum di IBM Cloud.

Pada 2019:

Google mengklaim pencapaian supremasi kuantum. Supremasi Kuantum diistilahkan John Preskill pada 2012 untuk menggambarkan kapan sistem tersebut dapat melakukan tugas-tugas yang melampaui sistem klasik.

Apa Fungsi Komputer Kuantum

Meskipun secara fungsi hingga kini belum maksimal, namun terdapat beberapa manfaat komputer kuantum di masa depan. Berikut ini beberapa fungsi komputer kuantum:

1. Mampu memecahkan permasalahan kompleks

Di zaman dewasa ini, terdapat banyak permasalahan yang sulit diatasi komputer konvensional seperti keamanan siber modern, optimasi, pengelolaan profil saham, hingga yang berkaitan dengan dirgantara, kajian molekuler, dan sebagainya.

Kehadiran komputer kuantum harapannya mampu menyelesaikan permasalahan rumit yang telah terjadi menahun tersebut.

2. Membantu meningkatkan produksi pangan global

Dalam memproduksi pupuk amonia, diperlukan enzim nitrogenase yang dikembangkan melalui prosedur katalitik rumit. Komputer konvensional tidak mampu membantu prosedur yang melibatkan pemodelan molekuler dengan melalui hampir 1.000 atom karbon.

Kehadiran komputer kuantum, harapannya mampu merancang molekul yang mirip dengan enzim nitrogenase, sehingga produksi pupuk amonia meningkat dan harganya terjangkau.

3. Mendukung permasalahan non-linier

Komputer kuantum dipercaya mampu memproses data non-linier seperti optimasi keseimbangan lalu lintas hingga pendaratan di bulan.

4. Menangani peningkatan jumlah data yang besar

Salah satu kekurangan dari komputer konvensional modern adalah rentan terhadap kesalahan ketika menangani data dalam jumlah besar.

Hal ini akan memengaruhi kerja, terlebih tentang tugas yang berkaitan pengujian obat melalui skala molekuler yang rumit. Komputer kuantum dalam hal ini dinilai cocok untuk memproses data dalam jumlah besar sekaligus lebih cepat.

5. Berperan menyempurnakan algoritma

Komputer kuantum diperlukan dalam menyempurnakan algoritma seperti jaringan saraf dalam pembelajaran mesin. Tidak hanya itu, komputer kuantum berkemampuan menggabungkan simulasi klasik dan memecahkan masalah dalam pengoptimalan algoritma pembelajaran supaya lebih mendalam.

6. Meningkatkan keuangan

Kehadiran komputer kuantum diharapkan mampu mengatasi kelemahan algoritma tradisional yang berkinerja buruk dalam transaksi keuangan, terutama masalah waktu. Komputer kuantum berkemampuan untuk membantu manajemen portofolio saham, investasi, dan perdagangan keuangan.