Apa itu Quantum Computing?

Quantum Computing adalah bidang multidisiplin yang terdiri dari aspek ilmu komputer, fisika, dan matematika yang memanfaatkan mekanika kuantum untuk memecahkan masalah kompleks lebih cepat daripada komputer klasik. 

Bidang komputasi kuantum mencakup penelitian perangkat keras dan pengembangan aplikasi. Komputer kuantum mampu memecahkan tipe masalah tertentu lebih cepat daripada komputer klasik dengan memanfaatkan efek mekanika kuantum, seperti superposisi dan interferensi kuantum.

Agar lebih mudah mari kita bahas analogi berikut, seperti yang kita ketahui bahwa pada komputer normal itu menggunakan Bits 1 dan 0. Artinya, jika kita memiliki 4 Bits maka akan banyak variasi angka seperti 0000, 0010, 0101, 0100, dan seterusnya. Bayangkan jika 4 Bits ini adalah sebuah password dan kita perlu melakukan pengecekan untuk mengetahui password mana yang betul. Komputer tersebut akan memeriksa setiap pola dari 4 Bits tadi.

Pada komputer kuantum menggunakan quantum bits (qubits) yang mana ia bisa menjadi 1 dan 0 pada waktu bersamaan, sehingga alih-alih mengecek 1 per satu, ia bisa langsung menentukan mana yg benar dan hapus yg tak terpakai dalam sekali waktu, 

Sejarah Quantum Computing

Sejarah quantum computing dimulai pada tahun 1980-an ketika fisikawan seperti Richard Feynman, David Deutsch, dan Paul Benioff mulai mengembangkan konsep-konsep dasar dalam komputasi kuantum. Fokus utama komputasi kuantum di awal mulanya adalah melakukan tugas-tugas rumit dengan kekhususan algoritma yang dimilikinya. 

Pada tahun 1982, Richard Feynman mengusulkan bahwa komputasi dengan prinsip-prinsip kuantum dapat mengatasi batasan fisik dalam mensimulasikan sistem fisik yang kompleks, seperti mekanika kuantum itu sendiri. Ide-ide ini dikembangkan lebih lanjut oleh David Deutsch yang pada tahun 1985 memperkenalkan konsep mesin Turing universal kuantum. Konsep itulah yang menjadi fondasi teoritis dari komputer kuantum.

Pada tahun 1994, Peter Shor mengusulkan algoritma Shor yang mampu memecahkan masalah faktorisasi secara efisien menggunakan komputasi kuantum. Ini menunjukkan potensi komputasi kuantum untuk mengubah bidang keamanan kriptografi. Sebelumnya, bidang tersebut bergantung pada kerumitan permasalahan matematika seperti faktorisasi bilangan.

Sejak saat itu, banyak penelitian dan perkembangan telah dilakukan untuk memahami dan mengembangkan teknologi komputasi kuantum. Pada tahun 1998, sebuah tim di IBM berhasil melaksanakan operasi dasar pada qubit, yaitu unit pengolahan informasi kuantum yang menggunakan molekul klorin dalam suatu sistem nuklir-magnetik resonansi.

Pada tahun 2001, IBM juga membangun komputer kuantum pertama yang dapat digunakan oleh publik dengan 7 qubit. Sejak itu, berbagai perusahaan dan lembaga penelitian seperti Google, Microsoft, IBM, dan lainnya telah berkomitmen untuk mengembangkan teknologi komputasi kuantum yang lebih kuat dan stabil.

Selama tahun-tahun terakhir, ada kemajuan besar dalam mengembangkan qubit yang lebih stabil dan memperluas jumlah qubit yang dapat digunakan dalam sistem komputasi kuantum. Misalnya, pada tahun 2019, Google mengumumkan pencapaian “supremasi kuantum” dengan komputer kuantum mereka yang menggunakan 53 qubit.

Manfaat teknologi Quantum Computing

Quantum computing memiliki potensi untuk memberikan beberapa manfaat dan kemajuan di berbagai bidang. Manfaat potensial dari quantum computing meliputi beberapa hal berikut.

• Perhitungan lebih cepat
  Quantum computing memiliki potensi untuk memecahkan masalah tertentu jauh lebih cepat daripada komputer klasik. Keunggulan kecepatan ini bisa sangat bermanfaat di bidang yang melibatkan perhitungan rumit, seperti pengoptimalan, kriptografi, dan simulasi. Misalnya, algoritma kuantum seperti algoritma Shor dapat secara efisien memfaktorkan bilangan besar yang berimplikasi pada pemecahan algoritma enkripsi yang banyak digunakan saat ini.
• Meningkatkan analisis data dan machine learning
  Quantum computing dapat memungkinkan analisis data dan machine learning yang lebih canggih. Ia memiliki potensi untuk menangani kumpulan data yang lebih besar dan meningkatkan pengenalan pola sehingga menghasilkan prediksi dan wawasan yang lebih akurat. Hal ini dapat memiliki implikasi yang signifikan untuk bidang-bidang, seperti keuangan, perawatan kesehatan, dan kecerdasan buatan.
• Optimasi yang ditingkatkan
  Algoritma komputasi kuantum dapat sangat efektif dalam memecahkan masalah optimisasi. Ini termasuk tugas seperti menemukan jalur terpendek antara banyak titik atau mengoptimalkan alokasi sumber daya dalam sistem yang kompleks. Algoritma pengoptimalan kuantum memiliki potensi untuk menemukan solusi yang lebih optimal dalam waktu yang lebih singkat, serta berpotensi merevolusi bidang seperti manajemen rantai pasokan, logistik, dan penjadwalan.
• Simulasi dan pemodelan lanjutan
  Komputer kuantum dapat menyimulasikan dan memodelkan sistem yang kompleks dengan lebih akurat. Kemampuan ini dapat bermanfaat untuk mensimulasikan reaksi kimia, ilmu material, pemodelan iklim, dan penemuan obat. Simulasi kuantum memiliki potensi untuk memberikan wawasan tentang fenomena kuantum dan memungkinkan desain bahan dan obat baru.
• Kriptografi dan keamanan yang ditingkatkan
  Quantum computing juga dapat memiliki implikasi positif dan negatif untuk kriptografi dan keamanan. Di sisi lain, komputer kuantum dapat memecahkan algoritma enkripsi klasik tertentu yang mungkin memerlukan pengembangan teknik kriptografi baru yang tahan terhadap serangan kuantum. Kemudian, kriptografi kuantum menawarkan metode baru untuk komunikasi yang aman, seperti distribusi kunci kuantum yang memanfaatkan prinsip mekanika kuantum untuk menyediakan kunci enkripsi yang aman.

Di mana komputer kuantum digunakan?

Dilansir dari ibm.com, saat ini sudah banyak penerapan komputer kuantum di berbagai industri seperti:

• Mercedes-Benz bermitra dengan IBM Quantum sedang menjajaki komputasi kuantum untuk menciptakan masa depan kendaraan listrik.
• ExxonMobil sedang menjajaki algoritma kuantum untuk mengatasi kerumitan pengiriman bahan bakar pembakaran terbersih di dunia.
• CERN berusaha menjelaskan misteri kosmik dengan bantuan komputer quantum.

Kesimpulan

Penting untuk dicatat bahwa meskipun quantum computing sangat menjanjikan, komputer kuantum yang praktis dan dapat diskalakan masih dalam pengembangan, dan ada tantangan yang harus diatasi. Tantangan yang dimaksud seperti stabilitas qubit, koreksi kesalahan, dan peningkatan jumlah qubit. Meskipun demikian, manfaat potensial komputasi kuantum menjadikannya bidang minat yang signifikan dan penelitian berkelanjutan.

Pertanyaannya, apakah kamu siap dengan perkembangan teknologi ini? Tulis di kolom komentar, ya.

Baca juga artikel pilihan berikut ini:

1. PaLM 2 Rilis: Apa Itu dan Bagaimana Manfaatnya
2. Flowchart, Tips dan Cara Praktis Membuatnya
3. Python: Pengertian, Contoh Penggunaan, dan Manfaat Mempelajarinya