Komputer Kuantum: Mengenal Konsep Teknologi Fisika Terbaru

Wefelltoearth – Komputasi kuantum adalah pendekatan baru untuk perhitungan yang menggunakan prinsip-prinsip fisika fundamental untuk memecahkan masalah yang sangat rumit dengan sangat cepat. Komputer digital telah memudahkan kita untuk memproses informasi selama beberapa dekade. Namun, komputer kuantum siap membawa komputasi ke tingkat yang sama sekali baru. Komputer kuantum merupakan pendekatan yang sama sekali baru untuk komputasi. Komputer ini memiliki potensi untuk memecahkan masalah statistik yang sangat rumit yang berada di luar batas komputer saat ini.

Cara Kerja Komputer Kuantum

Komputasi klasik, teknologi yang menggerakkan laptop dan ponsel pintar Anda, dibangun di atas bit. Bit adalah unit informasi yang dapat menyimpan angka nol atau satu. Sebaliknya, komputasi kuantum dibangun di atas bit kuantum, atau qubit, yang dapat menyimpan angka nol dan satu. Qubit dapat mewakili kombinasi apa pun dari angka nol dan satu secara bersamaan yang disebut superposisi. Superposisi ini merupakan fitur dasar dari setiap status kuantum.

Chip adalah perangkat keras fisik yang menyimpan qubit, seperti dalam komputasi klasik. Ketika komputer klasik memecahkan masalah dengan beberapa variabel, ia harus melakukan perhitungan baru setiap kali variabel berubah. Setiap perhitungan adalah satu jalur menuju satu hasil. Namun, komputer kuantum dapat menjelajahi banyak jalur secara paralel melalui superposisi.

Selain itu, qubit dapat berinteraksi satu sama lain. Ini dikenal sebagai keterikatan. Keterikatan memungkinkan qubit untuk diskalakan secara eksponensial. Dua qubit, misalnya, dapat menyimpan dan memproses empat bit informasi, tiga  qubit dapat memproses delapan, dan seterusnya. Skala eksponensial ini memberi komputer kuantum daya yang jauh lebih besar daripada komputer klasik.

Tujuan Penggunaan Komputer Kuantum

Komputer klasik masa kini relatif mudah digunakan. Komputer ini bekerja dengan serangkaian masukan yang terbatas dan menggunakan algoritma serta mengeluarkan jawaban, dan bit yang mengodekan masukan tersebut tidak saling berbagi informasi. Komputer kuantum berbeda. Salah satu alasannya, ketika data dimasukkan ke dalam qubit, qubit berinteraksi dengan qubit lain, yang memungkinkan banyak kalkulasi berbeda dilakukan secara bersamaan.

Inilah sebabnya mengapa komputer kuantum dapat bekerja jauh lebih cepat daripada komputer klasik. Komputer kuantum tidak hanya memberikan satu jawaban yang jelas seperti yang dilakukan komputer klasik, melainkan mereka memberikan serangkaian kemungkinan jawaban. Untuk kalkulasi yang cakupannya terbatas, komputer klasik masih menjadi alat yang lebih disukai. Namun, untuk masalah yang sangat rumit, komputer kuantum dapat menghemat waktu dengan mempersempit rentang kemungkinan jawaban.

Kapan Komputer Kuantum Akan Tersedia? 

Selama beberapa tahun ke depan, para pemain utama dalam komputasi kuantum, serta sekelompok kecil perusahaan startup, akan terus meningkatkan jumlah qubit yang dapat ditangani komputer mereka dan meningkatkan cara kerja teknologi tersebut. Namun, kemajuan dalam komputasi kuantum diperkirakan akan tetap lambat. Sebagian besar pihak percaya bahwa kita akan melihat komputer kuantum yang sepenuhnya toleran terhadap kesalahan pada tahun 2035. Namun, beberapa pihak berpikir tonggak sejarah ini tidak akan tercapai hingga tahun 2040 atau setelahnya. Namun, beberapa bisnis akan mulai memperoleh manfaat dari kuantum jauh sebelum itu. Pada awalnya, bisnis akan menerima layanan kuantum melalui cloud. Beberapa perusahaan komputasi besar telah mengumumkan penawaran cloud kuantum mereka.

Industri Apa Yang Paling Diuntungkan Dari Komputasi Kuantum?

Riset menunjukkan bahwa beberapa industri khususnya akan menuai keuntungan jangka pendek terbesar dari komputasi kuantum. Secara kolektif—dan konservatif—nilai yang dipertaruhkan untuk industri-industri ini bisa mencapai triliunan dolar.

Farmasi

Komputasi kuantum berpotensi merevolusi penelitian dan pengembangan struktur molekuler dalam industri biofarmasi. Dengan teknologi kuantum, penelitian dan pengembangan obat-obatan bisa jadi tidak terlalu bergantung pada uji coba dan kesalahan, dan karenanya lebih efisien.

Kimia

Komputasi kuantum dapat digunakan untuk meningkatkan desain katalis, yang dapat memungkinkan penghematan pada proses produksi yang ada. Katalis inovatif juga dapat memungkinkan penggantian petrokimia dengan bahan baku yang lebih berkelanjutan atau pemecahan karbon untuk penggunaan CO2.

Mobilitas

Komputasi kuantum dapat menghasilkan ekosistem mobilitas yang sepenuhnya terhubung, cerdas, dan ramah lingkungan. Perubahan bergantung pada pertukaran data dalam jumlah besar yang cepat dan lancar antara komputer di dalam kendaraan dan komputer di tempat lain. Komputer kuantum dapat memproses sejumlah besar data ini dengan cara yang tidak dapat dilakukan komputer yang ada, sehingga pertukaran data jenis ini menjadi kemungkinan yang realistis.

Otomotif

Dalam sektor mobilitas, industri otomotif dapat memperoleh manfaat dari komputasi kuantum dalam R&D, desain produk, manajemen rantai pasokan, produksi, serta manajemen mobilitas dan lalu lintas. Misalnya, komputasi kuantum dapat diterapkan untuk menurunkan biaya produksi dengan mengoptimalkan proses multirobot yang kompleks termasuk pengelasan, perekatan, dan pengecatan.

Keuangan

Kasus penggunaan komputasi kuantum dalam keuangan masih sedikit lebih jauh di masa depan. Janji jangka panjang komputasi kuantum dalam keuangan terletak pada manajemen portofolio dan risiko.  Kelima industri diatas kemungkinan besar akan memperoleh keuntungan paling banyak dari komputasi kuantum, setidaknya pada awalnya. Namun, para pemimpin di setiap sektor dapat dan harus mempersiapkan diri untuk kemajuan kuantum yang tak terelakkan di tahun-tahun mendatang.

Kemampuan Mendasar Yang Dimiliki Komputer Kuantum 

Simulasi kuantum

Komputer kuantum dapat memodelkan molekul kompleks, yang pada akhirnya dapat membantu mengurangi waktu pengembangan untuk perusahaan kimia dan farmasi. Para ilmuwan yang ingin mengembangkan obat baru perlu memeriksa struktur molekul untuk memahami bagaimana molekul tersebut berinteraksi dengan molekul lain. Hampir mustahil bagi komputer masa kini untuk memberikan simulasi yang akurat, karena setiap atom berinteraksi dengan atom lain dengan cara yang rumit. Namun, para ahli percaya bahwa komputer kuantum cukup canggih dapat memodelkan bahkan molekul yang paling rumit dalam tubuh manusia. Hal ini membuka kemungkinan untuk pengembangan obat baru dan penyembuhan baru yang transformatif dengan lebih cepat.

Pengoptimalan dan pencarian

Setiap industri bergantung pada pengoptimalan dengan satu atau lain cara. Dengan komputasi klasik, perusahaan harus membuat kalkulasi rumit satu demi satu, yang dapat memakan waktu dan mahal mengingat banyaknya variabel. Karena komputer kuantum dapat bekerja dengan beberapa variabel secara bersamaan, ia dapat digunakan untuk mempersempit kemungkinan rentang jawaban dengan cepat. Dari sana, komputasi klasik dapat digunakan untuk menemukan satu jawaban yang tepat.

AI Kuantum

Komputer kuantum memiliki potensi untuk bekerja dengan algoritme yang lebih baik yang dapat mengubah pembelajaran mesin di berbagai industri, dari otomotif hingga farmasi.

Faktorisasi prima

Bisnis saat ini menggunakan bilangan prima yang besar dan kompleks sebagai dasar untuk upaya enkripsi mereka, bilangan yang terlalu besar untuk diproses oleh komputer klasik. Komputasi kuantum akan dapat menggunakan algoritma untuk memecahkan bilangan prima yang kompleks ini dengan mudah, sebuah proses yang disebut faktorisasi prima.