22 Fakta Paling Menarik Tentang Komputer Quantum

Komputer kuantum tidak seharusnya memeriksa email Anda, memperbarui status, atau melakukan tugas perangkat lunak/perangkat keras normal. Sebaliknya, mereka didasarkan pada sesuatu yang lebih rumit Mekanika Kuantum.

Komputer kuantum berurusan dengan partikel yang jauh lebih kecil dari ukuran atom. Pada skala yang lebih kecil, aturan fisika tidak masuk akal. Di sinilah hal-hal menarik mulai terjadi. Partikel bisa bergerak maju mundur atau bahkan bisa eksis secara bersamaan. Jenis komputer ini dapat meningkatkan daya komputasi melebihi apa yang dapat dicapai oleh komputer konvensional saat ini.

Mari kita uraikan apa yang kita ketahui tentang komputasi kuantum saat ini. Kami telah mengumpulkan beberapa fakta menarik tentang komputer kuantum yang akan membengkokkan pikiran Anda.

1. Pola Penyimpanan Informasi

Komputer yang kita gunakan saat ini menyimpan data dalam format biner serangkaian angka 0 dan 1′. Setiap komponen memori disebut bit, dan dapat dimanipulasi melalui langkah-langkah logika Boolean.

Di sisi lain, komputer kuantum akan menyimpan data sebagai '0', '1', atau superposisi kuantum dari dua keadaan. Bit kuantum seperti itu (juga dikenal sebagai Qubit) memiliki fleksibilitas yang jauh lebih besar dibandingkan dengan sistem biner.

Qubit dapat diimplementasikan dengan menggunakan partikel dengan dua status putaran “naik $|{\panah atas }\rangle$ ” dan “turun $|{\panah bawah }\rangle$ ”. Sistem seperti itu dapat dipetakan ke sistem spin-1/2 yang efektif.

2. Kecepatan Berkobar

Karena data dalam komputer kuantum dapat eksis lebih dari sekadar keadaan 0 dan 1, mereka dapat melakukan perhitungan secara paralel. Mari kita pertimbangkan contoh sederhana; jika qubit berada dalam superposisi keadaan 0 dan keadaan 1, dan melakukan perhitungan dengan qubit lain dalam superposisi serupa, itu akan meninggalkan empat hasil 0/1, 0/0, 1/0 dan 1/1.

Komputer kuantum akan menampilkan hasil di atas ketika berada dalam keadaan dekoherensi, yang berlangsung (saat berada dalam keadaan superposisi) hingga runtuh ke satu keadaan. Kemampuan untuk melakukan banyak tugas secara bersamaan dikenal sebagai paralelisme kuantum.

3. Keamanan Didefinisikan Ulang

Kecepatan komputer kuantum juga menjadi perhatian serius di bidang enkripsi dan kriptografi. Sistem keamanan finansial dunia saat ini didasarkan pada pemfaktoran angka besar (algoritma RSA atau DSA) yang secara harfiah tidak dapat dipecahkan oleh komputer konvensional dalam rentang kehidupan Bumi. Namun, komputer kuantum dapat memfaktorkan angka-angka dalam periode yang wajar.

Di sisi lain, komputer kuantum akan dapat menyediakan fitur keamanan yang tidak dapat dipecahkan. Mereka dapat mengunci data penting (seperti transaksi online, akun email) dengan enkripsi yang jauh lebih baik.
Banyak algoritme telah dikembangkan untuk komputer kuantum yang paling terkenal adalah algoritme Grover (untuk mencari basis data yang tidak terstruktur) dan algoritme Shor (untuk memfaktorkan bilangan besar).

4. Hemat Daya

Konsumsi daya adalah faktor penting dari perangkat apa pun yang menggunakan listrik. Sejumlah besar prosesor membutuhkan catu daya dalam jumlah besar untuk mempertahankan kinerjanya. Superkomputer tercepat di dunia (Summit), misalnya, mengkonsumsi daya 13 MW.

Namun, hal-hal menjadi sangat menarik dengan komputer kuantum. Karena mereka menggunakan tunneling kuantum, mereka akan mengurangi konsumsi daya dengan faktor 100 hingga 1000.

5. Realitas Alternatif

Menurut fisika kuantum, kita berurusan dengan sesuatu yang disebut Multiverse, di mana suatu masalah mungkin memiliki banyak atau kemungkinan solusi yang tak terbatas. Misalnya, Anda mungkin membaca artikel ini di laptop Anda. Di alam semesta lain, Anda mungkin membaca ini melalui ponsel saat bepergian.

Komputer kuantum dapat melakukan tugas 'n' di alam semesta paralel 'n' dan sampai pada hasilnya. Jika komputer tradisional melakukan 'n' perhitungan dalam 'n' detik, komputer kuantum dapat melakukan 'n ^2' perhitungan dalam jumlah waktu yang sama.

Anda mungkin ingat Deep Blue IBM adalah komputer pertama yang mengalahkan juara catur dunia, Garry Kasparov, pada tahun 1997. Komputer melakukannya dengan memeriksa 200 juta kemungkinan gerakan per detik. Jauh dari kemampuan otak manusia! Tapi, jika itu adalah mesin kuantum, itu akan menghitung 1 triliun gerakan per detik, 4 triliun gerakan dalam 2 detik, dan 9 triliun gerakan dalam 3 detik.

6. Mengapa Sulit Membangun Komputer Quantum

Masalah dengan komputer kuantum adalah stabilitas. Ternyata interferensi (getaran apa pun mengganggu getaran atom) menghasilkan keluaran yang tidak masuk akal. Elektron dalam mekanika kuantum berperilaku seperti gelombang dan dijelaskan oleh fungsi gelombang. Gelombang ini dapat mengganggu, menyebabkan perilaku aneh partikel kuantum, dan ini disebut dekoherensi.

7. Suhu Dingin

Suhu yang dibutuhkan untuk mempertahankan kondisi stabil untuk kinerja yang lebih baik harus benar-benar rendah. Untuk membuat komputer kuantum bekerja, atom harus dijaga agar tetap stabil. Dan satu-satunya cara efisien yang diketahui untuk menjaga agar atom-atom ini tetap stabil adalah dengan menurunkan suhu hingga nol Kelvin, di mana atom-atom menjadi stabil tanpa melepaskan panas.

Saat ini, sistem D-Wave 2000Q adalah komputer kuantum paling canggih. Prosesor superkonduktornya didinginkan hingga 0,015 Kelvin (180 kali lebih dingin dari ruang antarbintang).

8. Keterampilan Pemecahan Masalah

Komputer kuantum dapat menjalankan algoritme klasik; namun, untuk hasil yang efisien, mereka menggunakan algoritme yang tampaknya secara inheren kuantum atau menggunakan beberapa fitur komputasi kuantum seperti belitan kuantum atau superposisi kuantum.

Masalah kelas yang tidak dapat diputuskan tetap tidak dapat diputuskan dalam komputasi kuantum. Apa yang membuat algoritma kuantum menarik adalah bahwa mereka akan mampu memecahkan masalah lebih cepat daripada algoritma klasik. Misalnya, mereka dapat menyelesaikan masalah penjual keliling dalam hitungan detik, yang membutuhkan waktu 30 menit di komputer konvensional.

Selain itu, komputer kuantum dapat membantu menemukan planet yang jauh, meramalkan cuaca secara tepat, mendeteksi kanker lebih awal, dan mengembangkan obat yang lebih efektif dengan menganalisis data pengurutan DNA.

9. Pengubah Game AI

Kecerdasan buatan masih dalam tahap awal. Robot canggih saat ini dapat berjalan ke dalam ruangan, mengenali bahan, bentuk, dan benda yang bergerak, tetapi tidak memiliki faktor yang membuat mereka benar-benar cerdas. Komputer kuantum jauh lebih baik di bidang pemrosesan informasi dengan 300 bit, kita akan dapat memetakan seluruh alam semesta.

Mesin kuantum akan dapat secara eksponensial mempercepat laju operasi pembelajaran mesin, mengurangi waktu dari ratusan ribu tahun menjadi hanya beberapa detik.

Untuk mengukur jarak antara dua vektor besar berukuran 1 Zettabyte, komputer konvensional dengan clock rate GHz akan memakan waktu ratusan ribu tahun. Padahal, komputer kuantum clock rate GHz (jika pernah dibangun di masa depan) akan memakan waktu hanya satu detik setelah vektor terjerat dengan qubit tambahan.

10. Tidak Semua Hal Bisa Dibuat Dengan Cepat

Meskipun komputer kuantum menemukan cara paling optimal untuk memecahkan masalah, mereka bergantung pada beberapa prinsip matematika dasar yang digunakan komputer pribadi Anda setiap hari. Ini mengacu pada aritmatika dasar yang sudah dioptimalkan dengan baik.

Tidak ada cara yang lebih baik untuk menjumlahkan sekumpulan angka selain menjumlahkannya. Dalam kasus seperti itu, komputer klasik sama efektifnya dengan komputer kuantum.

11. Prestasi Terbaru Di Komputasi Kuantum

Para ilmuwan di University of New South Wales mengembangkan gerbang logika kuantum pertama menggunakan silikon pada tahun 2015. Pada tahun yang sama, NASA mengungkapkan komputer kuantum operasional pertama yang dibuat oleh D-Wave senilai $15 juta.

Pada tahun 2016, para peneliti di University of Maryland berhasil menciptakan komputer kuantum pertama yang dapat diprogram ulang. Dua bulan kemudian, Universitas Basel menetapkan varian dari mesin kuantum berbasis lubang elektron yang menggunakan lubang elektron (bukan memanipulasi putaran elektron) dalam semikonduktor pada suhu rendah, yang kurang rentan terhadap dekoherensi.

Pada tahun 2019, Google AI, dalam kemitraan dengan NASA, menerbitkan sebuah makalah yang mengklaim bahwa mereka telah mencapai supremasi kuantum sebuah terobosan dalam sejarah komputasi kuantum.

12. Sistem Dapat Digunakan Untuk Mensimulasikan Mesin Quantum

Salah satu aplikasi terpenting dari komputasi kuantum adalah simulator kuantum. Mereka memungkinkan analisis sistem kuantum yang tidak mungkin dimodelkan dengan superkomputer dan sulit dipelajari di laboratorium.

Simulator kuantum dirancang khusus untuk memberikan wawasan tentang masalah fisika tertentu. Mereka dapat dibangun dengan komputer kuantum 'digital' yang dapat diprogram secara konvensional, yang dapat memecahkan berbagai masalah kuantum.

Sejauh ini, simulator kuantum telah direalisasikan di banyak platform eksperimental yang berbeda, termasuk sistem ion yang terperangkap, molekul polar, gas kuantum ultradingin, titik kuantum, dan sirkuit superkonduktor.

13. Bahasa Pemrograman Untuk Komputer Quantum

Pada tahun 2020, para peneliti mengembangkan Sliq: bahasa pemrograman tingkat tinggi yang mudah dipahami untuk komputer kuantum.

Dalam komputasi kuantum, pengembang biasanya harus berurusan dengan beberapa hal yang membuat frustrasi, seperti tingkat abstraksi yang rendah yang mengarah ke kode yang berantakan, nilai sementara yang perlu dibuang, dan banyak lagi.

Meskipun beberapa bahasa kuantum mencoba untuk mengatasi ini, mereka bekerja dengan cara yang relatif berbelit-belit. Sliq, di sisi lain, mendukung uncomputation otomatis yang aman, yang memungkinkan semantik intuitif.

Beberapa Fakta dan Penemuan Menarik Lainnya

14. Komputasi kuantum pertama kali disebutkan oleh Richard Feynman pada tahun 1959 dalam kuliahnya yang terkenal 'Ada banyak ruang di bagian bawah.' Dia menganggap kemungkinan memanipulasi atom individu sebagai bentuk ditingkatkan kimia sintetis.

15. Protokol distribusi kunci kuantum pertama di dunia, BB84, dikembangkan oleh peneliti IBM Gillies Brassard dan Charles Bennett pada tahun 1984. Ini adalah teknik mengirim kunci pribadi secara aman dari satu titik ke titik lain untuk digunakan dalam enkripsi pad satu kali.

16. Pada Februari 2018, fisikawan menemukan bentuk cahaya baru, yang melibatkan keadaan terikat tiga foton dalam media kuantum nonlinier, yang dapat mendorong revolusi komputasi kuantum.

17. Pada bulan Maret 2018, Quantum Artificial Intelligence Lab dijalankan oleh University Space Research Association, NASA, dan Google merilis prosesor 72-qubit bernama Bristlecone.

18. Model komputasi kuantum realistis berjalan pada algoritma kuantum, yang dapat dikategorikan berdasarkan jenis masalah yang mereka pecahkan atau teknik/ide yang mereka gunakan. Saat ini, kami memiliki algoritme berdasarkan amplifikasi amplitudo, transformasi Fourier kuantum, dan algoritme kuantum hibrida.

19. Beberapa kandidat berbeda sedang diupayakan untuk mengimplementasikan mesin kuantum secara fisik. Di antara mereka, yang paling populer adalah -

Komputer kuantum superkonduktor dan ion terperangkap
Titik kuantum berbasis spin dan spasial
Komputer kuantum berbasis berlian
Elektrodinamika kuantum rongga
Magnet molekul

20. Data yang dikodekan dalam keadaan kuantum tidak dapat disalin. Jika Anda mencoba membaca data ini, status kuantumnya akan berubah. Fitur ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi penyadapan dalam distribusi kunci kuantum.

21. Sejauh ini, lima perusahaan telah memproduksi chip kuantum Google (Bristlecone), IBM (IBM Experience dan Q), Intel (Tangle Lake), Rigetti (19Q), dan D-Wave (Ranier).

22. Pada tahun 2020, tim peneliti di University of California, Los Angeles, membuat rekor baru untuk mempersiapkan dan mengukur bit kuantum di dalam komputer kuantum tanpa kesalahan. Lebih khusus lagi, mereka mencapai tingkat kesalahan persiapan dan pengukuran 0,03%. Ini akan berdampak pada hampir setiap bidang ilmu informasi kuantum. Kami merekomendasikan Anda untuk mengunjungi https://efyei.com agar mendaptkan informasi lebih lengkap.

Cari Blog Ini

layerring