Komputer Kuantum - Komputer Masa Depan

Quantum Computer atau komputer kuantum memanfaatkan fenomena ‘aneh’ yang disebut sebagai superposisi. Dalam mekanika kuantum, suatu partikel bisa berada dalam dua keadaan sekaligus. Inilah yang disebut keadaan superposisi. Dalam komputer kuantum, selain 0 dan 1 dikenal pula superposisi dari keduanya. Ini berarti keadaannya bisa berupa 0 dan 1, bukan hanya 0 atau 1 seperti di komputer digital biasa. Komputer kuantum tidak menggunakan Bits tetapi QUBITS (Quantum Bits). Karena kemampuannya untuk berada di bermacam keadaan (multiple states), komputer kuantum memiliki potensi untuk melaksanakan berbagai perhitungan secara simultan sehingga jauh lebih cepat dari komputer digital.

Komputer kuantum menggunakan partikel yang bisa berada dalam dua keadaan sekaligus, misalnya atom-atom yang pada saat yang sama berada dalam keadaan tereksitasi dan tidak tereksitasi, atau foton (partikel cahaya) yang berada di dua tempat berbeda pada saat bersamaan. Apa maksudnya ini? Atom memiliki konfigurasispin.Spin atom bisa ke atas (up), bisa pula ke bawah (down). Misalnya saatspin atom mengarah ke atas (up) kita beri lambang 1, sedangkan spin down adalah 0 (seperti dalam sistembinary di komputer digital).

Atom-atom berada dalam keadaan superposisi (memiliki spin up dandown secara bersamaan) sampai kita melakukan pengukuran. Tindakan pengukuran memaksa atom untuk ‘memilih’ salah satu dari kedua kemungkinan itu. Ini berarti sesudah kita melakukan pengukuran, atom tidak lagi berada dalam keadaan superposisi.

Atom yang sudah mengalami pengukuran memilikispin yang tetap: up atau  down. Saat konsep ini diterapkan dalam komputer kuantum, keadaan superposisi  terjadi pada saat proses perhitungan sedang berlangsung. Sistem perhitungan pada  komputer kuantum ini berbeda dengan komputer digital.

Komputer digital melakukan perhitungan secara linier, sedangkan  komputer kuantum melakukan semua perhitungan secara bersamaan (karena ada  multiple states semua perhitungan dapat berlangsung secara simultan di semua  state). Ini berarti ada banyak kemungkinan hasil perhitungan. Untuk mengetahui  jawabannya (hasil perhitungannya) kita harus melakukan pengukuran qubit.

Tindakan pengukuran qubit ini menghentikan proses perhitungan dan memaksa sistem untuk ‘memilih’ salah satu dari semua kemungkinan jawaban yang ada.

Dengan sistem paralelisme perhitungan ini, kita bisa membayangkan betapa cepatnya komputer kuantum. Komputer digital yang paling canggih saat ini (setara dengan komputer kuantum 40 qubit) memiliki kemampuan untuk mengolah semua data dalam buku telepon di seluruh dunia (untuk menemukan satu nomor telepon tertentu) dalam waktu satu bulan. Jika menggunakan komputer kuantum proses ini hanya memerlukan waktu 27 menit!

Ada satu fenomena ‘aneh’ lain dari mekanika kuantum yang juga dimanfaatkan dalam teknologi komputer kuantum:Entanglement. Jika dua atom mendapatkan gaya tertentu (outside force) kedua atom tersebut bisa masuk pada keadaan ‘entangled’. Atom-atom yang saling terhubungkan dalam entanglement ini akan tetap terhubungkan walaupun jaraknya berjauhan.

Analoginya adalah atom-atom tersebut seperti sepasang manusia yang punya ‘telepati’. Jika yang satu dicubit, maka pasangannya (di mana pun ia berada) akan merasa sakit. Perlakuan terhadap salah satu atom mempengaruhi keadaan atom pasangannya. Jika yang satu memiliki spin up (kita baru bisa mengetahuinya setelah melakukan pengukuran) maka kita langsung mengetahui bahwa pasangannya pasti memiliki spin down tanpa kita perlu mengukurnya kembali. Ini melambangkan sistem komunikasi yang super cepat. Komunikasi menggunakan komputer kuantum bisa mencapai kecepatan yang begitu luar biasa karena informasi dari satu tempat ke tempat lain dapat ditransfer secarainstant. Begitu cepatnya sehingga terlihat seakan-akan mengalahkan kecepatan cahaya!

Saat ini perkembangan teknologi sudah menghasilkan komputer kuantum sampai 7 qubit, tetapi menurut penelitian dan analisa yang ada, dalam beberapa tahun mendatang teknologi komputer kuantum bisa mencapai 100 qubit. Kita bisa membayangkan betapa cepatnya komputer masa depan nanti. Semua perhitungan yang biasanya butuh waktu berbulan-bulan, bertahun-tahun, bahkan berabad-abad pada akhirnya bisa dilaksanakan hanya dalam hitungan menit saja jika kita menggunakan komputer kuantum yang super canggih dan super cepat itu.

Di masa mendatang kita akan menggunakan komputer yang tidak lagi tersusun dari transistor-transistor mini seperti sekarang, Komputer kuantum tidak lagi memerlukan chip komputer yang semakin lama semakin padat karena semakin berlipatgandanya jumlah transistor yang dibutuhkan untuk meningkatkan kinerja komputer. Komputer masa depan justru dipenuhi oleh cairan organik sebagai ‘jantung’nya. Cairan organik ini mengandung atom-atom/partikel-partikel yang bisa berada dalam keadaan superposisi tersebut. Ini berarti, kita benar-benar memanfaatkan zat organik alami untuk menjadi ‘kalkulator’ canggih karena ternyata cairan organik dari alam memiliki bakat berhitung!

                                      Gambar  Sistem komputer masa depan

Komputasi Kuantum merupakan suatu bidang multidisplin dan menarik, yang telah menjadi fokus peneletian baik eksperimental maupun teoritis dalam sepuluh tahun terakhir. Diantara sistem-sistem yang diusulkan, misalkan model iop-traps atau rangkaian superkonduktor, Qubits berbasis keadaan padat (solid- states) diasumsikan menjadi kandidat yang menjanjikan bagi pengujian pertama dari Hardware Kuantum.

Peneliti-peneliti dari 3. Physikalischen Instituts Universität Stuttgart dan Harvard University, telah berhasil dalam eksperimennya, yaitu bagaimana cacat titik (poin defect) pada intan (diamond) dapat berfungsi dengan baik sebagai prosessor yang sangat kecil dari kompute kuantum.

Qubits didefinisikan sebagai keadaan spin tunggal (elektorn atau inti). Dengan asumsi ini, memungkikan kita mengeksplorasi waktu koheren yang lama (beberapa detik bagi spin inti pada temperatur-temperatur kirogenik). Disamping itu, transisi optik antara keadaan elektronik dasar dan tereksitasi memungkinkan koppling antara derajat kebebasan spin dengan keadaan medan elektromagnetik. Koppling yang demikian memungkinkan akses keadaan spin ‘read-out’ melalui hamburan foton spin-selective. Konsekuensi logis, kita dapat menggunakan keadaan spin sebagai ‘robust memory’ bagi “flying qubits (foton)”.

Sumber :
http://www.scribd.com/doc/10323333/Komputer-Kuantum