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 membuat Anda bingung.
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” dan “turun”. Sistem seperti itu dapat dipetakan ke sistem spin-1/2 yang efektif.
Karena data di komputer kuantum dapat berada di lebih dari sekadar status 0 dan 1, mereka dapat melakukan penghitungan 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.
Kecepatan komputer kuantum juga menjadi perhatian serius di bidang enkripsi dan kriptografi. Sistem keamanan keuangan 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 tidak terstruktur) dan algoritme Shor (untuk memfaktorkan bilangan besar).
Baca:Metode Baru Untuk Meningkatkan Kinerja Komputer Quantum
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.
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 seluler saat bepergian.
Komputer kuantum dapat melakukan tugas 'n' di alam semesta paralel 'n' dan sampai pada hasilnya. Jika komputer tradisional melakukan perhitungan 'n' dalam 'n' detik, komputer kuantum dapat melakukan 'n 2′ perhitungan dalam jumlah waktu yang sama.
Baca:25 Penemuan Terbesar dalam Ilmu Komputer
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.
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.
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).
Komputer kuantum dapat menjalankan algoritme klasik; namun, untuk hasil yang efisien, mereka menggunakan algoritme yang tampaknya bersifat kuantum atau menggunakan beberapa fitur komputasi kuantum seperti keterjeratan 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.
Baca:20 Pemrogram Komputer Terhebat Sepanjang Masa
Kecerdasan buatan masih dalam tahap awal. Robot canggih saat ini dapat masuk ke dalam ruangan, mengenali bahan, bentuk, dan benda bergerak, tetapi tidak memiliki faktor yang membuat mereka benar-benar cerdas. Komputer kuantum jauh lebih baik di bidang pemrosesan informasi — dengan 300 bit, kita dapat memetakan seluruh alam semesta.
Mesin kuantum akan dapat mempercepat laju operasi pembelajaran mesin secara eksponensial, mengurangi waktu dari ratusan ribu tahun menjadi hanya beberapa detik.
Untuk mengukur jarak antara dua vektor besar berukuran 1 Zettabyte, komputer konvensional dengan kecepatan clock GHz akan membutuhkan waktu ratusan ribu tahun. Padahal, komputer kuantum kecepatan jam GHz (jika pernah dibuat di masa mendatang) hanya akan memakan waktu satu detik setelah vektor dikaitkan dengan qubit tambahan.
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.
Baca:50 Nuansa Hukum Pemrograman Komputer
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 mesin kuantum berbasis lubang elektron yang menggunakan lubang elektron (bukan memanipulasi putaran elektron) dalam semikonduktor pada suhu rendah, yang cukup kurang rentan terhadap dekoherensi.
Pada tahun 2019, Google AI, dalam kemitraan dengan NASA, menerbitkan makalah yang mengklaim bahwa mereka telah mencapai supremasi kuantum — sebuah terobosan dalam sejarah komputasi kuantum.
Baca:Partikel Quantum Baru – Skyrmion 3D Dalam Gas 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 mungkin dibuat 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.
Pada tahun 2020, para peneliti mengembangkan Sliq:bahasa pemrograman tingkat tinggi yang mudah dipahami untuk komputer kuantum.
Dalam komputasi kuantum, pengembang biasanya harus menghadapi beberapa hal yang membuat frustrasi, seperti tingkat abstraksi yang rendah yang menyebabkan kode 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.
14. Komputasi kuantum pertama kali disebutkan oleh Richard Feynman pada tahun 1959 dalam kuliahnya yang terkenal 'Ada banyak ruang di bagian bawah.' Dia mempertimbangkan kemungkinan memanipulasi atom individu sebagai bentuk kimia sintetik yang disempurnakan.
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 dikejar untuk mengimplementasikan mesin kuantum secara fisik. Di antara mereka, yang paling populer adalah –
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).
Baca:5 Prosesor Quantum yang Menampilkan Paradigma Komputasi Baru
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.
Teknologi Industri
Lanskap manufaktur Amerika telah mengalami pasang surut yang adil selama beberapa ratus tahun terakhir, dari pengembangan suku cadang pertama yang dapat dipertukarkan pada tahun 1801 hingga jalur perakitan bergerak pertama pada tahun 1913, dan dari penemuan prinsip lean manufacturing di 1930-an hing
Ada sebuah perumpamaan yang sangat tua, yang diperkirakan berasal dari anak benua India, tentang enam orang buta (atau ditutup matanya) yang diminta untuk menggambarkan seekor gajah.1 Mereka mencapai kesimpulan yang berbeda tergantung pada bagian gajah mana yang mereka sentuh: Samping – seperti tem
Mesin bubut adalah mesin bubut yang digunakan untuk melakukan berbagai operasi pemesinan, termasuk pemotongan, knurling, menghadap dan pengeboran. Benda kerja diamankan di dalam mesin bubut, di mana benda itu terkena mata pahat yang berputar. Saat pahat menekan dan berputar melawan benda kerja, itu
Ketika kebanyakan orang mendengar kata kalender, mereka langsung membayangkan kalender bertanggal yang menampilkan bulan dan hari dalam setahun. Namun, kalender juga bisa merujuk ke mesin penyelesaian bahan yang digunakan untuk pembuatan kalender. Dengan kalender, bahan seperti plastik, karet atau k
