Mereka bisa melakukan hal yang tidak bisa dilakukan oleh komputer biasa. April lalu, Google mengungkapkan bahwa salah satu komputer quantumnya berhasil memecahkan satu persoalan dalam hitungan detik yang jika dilakukan oleh superkomputer paling canggih akan memakan waktu 47 tahun.
Komputer kuantum untuk eksperimen ini biasanya diberi tugas yang hanya akan bisa dipecahkan oleh komputer biasa dalam waktu terlalu lama, seperti menstimulasi interaksi rumit molekul dalam menemukan obat.
Potensi terbesarnya adalah membuat model sistem rumit yang melibatkan sejumlah besar bagian-bagian yang bergerak yang perilakunya berubah ketika melakukan interaksi - seperti memperkirakan perilaku pasar finansial, mengoptimalkan rantai pasok, dan mengoperasikan model bahasa yang digunakan dalam AI generatif.
Komputer quantum ini tidak akan banyak digunakan pekerjaan sehari-hari yang bisa diatasi oleh komputer biasa yang memproses rangkaian data dalam jumlah terbatas dalam skala masal.
2. Produsen komputer kuantum
Perusahaan Kanada, D-Wave System Inc. menjadi perusahaan pertama yang menjual komputer kuantum untuk memecahkan masalah optimalisasi pada tahun 2011.
International Business Machines Corp., Google milik Alphabet Inc, Amazon Web Service dan sejumlah startup telah menciptakan komputer kuantum. Baru-baru ini, perusahaan seperti Microsoft Corp. mengalami kemajuan dalam membangun super komputer kuantum dalam skala terjangkau dan mudah digunakan.
Intel Corp. mulai mengirim satu cip kuantum silikon yang dilengkapi transistor bernama qubits (quantum bits) dengan besar satu juta kali lebih kecil dari jenis lain kepada para ilmuwan.
Microsoft dan perusahaan lain seperti startup Universal Quantum, diperkirakan akan membangun satu superkomputer kuantum dalam 10 tahun mendatang.
China sedang membangun Laboratoriun Nasional untuk Informasi Kuantum bernilai US$10 miliar yang merupakan bagian dari upaya negara ini mendorong sektor tersebut.
3. Cara kerja komputer kuantum
Komputer ini menggunakan sirkuit kecil untuk melakukan kalkulasi, sama dengan komputer biasa. Tetapi mereka melakukan kalkulasi secara paralel, bukan secara berurutan, sehingga lebih cepat.
Komputer biasa memproses informasi dalam unit yang disebut bit, yang mewakili satu dari dua keadaan, 0 atau 1, yang berkoresponden dengan apakah satu porsi cip komputer yang disibut pagar logika, terbuka atau tertutup.
Sebelum satu komputer tradisional bekerja untuk memproses informasi berikut, komputer itu harus menentukan satu bagian sebelumnya sebagai nilai. Tetapi, berkat aspek probabilitas dari mekanika kuantum, qubit di komputer kuantum tidak perlu melakukan penentuan nilai hingga komputer itu selesai melakukan kalkulasi.
Ini dikenal sebagai "superposition". Jadi, ketika tiga bit di satu komputer konvensional hanya bisa mewakili delapan kemungkinan: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 dan 111, tiga bit komputer kuantum bisa memproses itu semua dalam waktu bersamaan.
Komputer kuantum dengan 4 qubit secara teori bisa memproses informasi 16 kali lebih banyak dari komputer konvensional berukuran sama, dan kekuatannya akan terus berganda di setiap qubit yang ditambahkan.
Itu sebabnya komputer quantum bisa secara eskponensial memproses lebih banyak informasi dari satu komputer klasik.
4. Produk yang dihasilkan
Dalam merancang satu komputer standar, para pakar menghabiskan banyak waktu untuk memastikan status setiap bit itu independen dari bit lain. Tetapi qubit saling berhubungan, artinya properti satu bit tergantung pada properti bit di sekitarnya. Ini adalah satu keuntungan karena informasi antara bit-bit itu bisa ditransfer lebih cepat karena mereka bekerja sama untuk mencapai solusi yang dicari.
Ketika alogaritma kuantum beroperasi, hasil berlawanan (dan berarti salah) dari qubit itu akan saling menggagalkan satu sama lain, sementara hasil yang serupa (dan berarti benar) akan diperkuat.
Fenomena ini disebut koherensi yaitu membuat komputer mengeluarkan hasil yang dianggap sebagai hasil yang kemungkinan besar adalah benar.
5. Cara membuat qubit
Secara teori, semua yang memperlihatkan properti mekaninasi kuantum yang bisa dikendalikan bisa digunakan untuk membuat qubit. IBM, D-Wave dan Google mempergunakan pengulangan kecil dari kabel yang melakukan superkonduksi. Perusahaan lain mempergunakan semikonduktor dan beberapa mengkombinasikan keduanya.
Sejumlah ilmuwan menciptakan qubit dengan memanipulasi ion yang terjebak, nadi photon atau perputaran elektron.
Banyak dari pendekatan ini memerlukan kondisi yang sangat khusus seperti temperatur yang lebih dingin dari suhu di ruang angkasa yang jauh dari matahari.
6. Jumlah qubit yang dibutuhkan
Banyak. Meski qubit bisa memproses lebih banyak informasi secara eskponensial dibanding bit klasik, sifat mereka yang tidak pasti membuatnya rentan melakukan kesalahan.
Kesalahan masuk dalam kalkulasi qubit jika gagal melakukan koherensi satu sama lain.
Di luar laboratorkum, ilmuwan hanya bisa mempertahankan qubit dalam koherensi di bawah satu detik - pada banyak kasus, waktu ini terlalu pendek untuk menjalankan satu alogaritma lengkap.
Para pakar teori ini masih bekerja untuk mengembangkan alogaritma yang bisa memperbaiki kesalahan itu. Namun, sebenarnya upaya perbaikan itu adalah dengan cara menambah jumlah qubit.
Ilmuwan memperkirakan satu komputer memerlukan jutaan - bahkan miliaran - qubit untuk bisa menjalankan program untuk keperluan komersial secara tepat. Tantangan utama adalah mempertahankannya dalam jumlah yang cukup.
Di saat ukuran komputer semakin besar, panas yang diproduksi pun bertambah sehingga kemungkinan qubit keluar dari koherensi pun semakin besar.
Rekor qubit yang terkoneksi saat ini adalah 1.180 yang dicapai oleh startup asal California, Atom Computing, pada Oktober 2023. Jumlah ini lebih dari dua kali rekor sebelumnya yang diciptakan oleh IBM pada November 2022.
7. Kapan komputer Kuantum bisa dibeli masyarakat
Tergantung kebutuhan pengguna. Para akademisi sudah memecahkan berbagai masalah dengan menggunakan mesin berkekuatan 100 qubit lewat Platform Quantum IBM berbasis cloud. Masyarakat umum boleh memanfaatkannya (jika tahu cara mengembangkan kode kuantum).
Ilmuwan berniat menciptakan komputer kuantum "universal" untuk pengunaan komersial dalam satu dekade ke depan.
Satu kelemahan dari komputer quantum yang memiliki kemampuan memecahkan masalah ini adalah potensi mereka mengacaukan sistem enkripsi klasik.
Mungkin indikasi paling jelas terkait seberapa dekat kita dengan komputasi kuantum adalah pemerintah sejumlah negara menandatangi aturan, dan sektor bisnis menggelontorkan jutaan dolar untuk mengamankan warisan sistem komputasi dalam menghadapi tantangan dari mesin berbasis kuantum itu.
(bbn)
