Komputer kuantum dan apa bedanya dengan komputer biasa

Google, IBM, dan beberapa perusahaan teknologi lain sedang berlomba-lomba membuat dan menyempurnakan sebuah komputer yang lebih kencang dari superkomputer, yakni komputer kuantum. Mereka yakin, masa depan superkomputer akan beralih ke komputer kuantum yang memiliki kecepatan yang sangat tinggi.

Tapi, apa sebenarnya komputer kuantum itu? Lalu, apa bedanya komputer kuantum dengan komputer biasa?

Saya akan memulai penjelasan dari bagaimana sebuah komputer normal bekerja. Unit terkecil dari komputasi normal disebut dengan ‘bits’, yang terdiri dari dua kondisi yakni 0 (yang biasa disebut ‘wrong state’) dan 1 (yang biasa disebut ‘right state’).

Kombinasi dari ‘bits’ inilah yang kemudian dapat dieskalasi sehingga dapat memproses banyak data sekaligus. Dan untuk memproses data hingga muncul hasil yang kita inginkan, prosesor menggunakan metode ‘logic gate’.

Kombinasi dari logic gate, yang biasa terdiri dari OR, AND, dan lainnya inilah yang nanti akan menentukan hasil pemrosesan. Dan untuk mengolah logika ini, mereka membutuhkan transistor sebagai ‘switch’ yang menentukan alur logika.

Namun, dalam melakukan sebuah komputasi, transistor membutuhkan listrik yang menimbulkan panas, karena adanya ‘hambatan’. Untuk mengakali hal ini, para perusahaan semikonduktor seperti AMD dan Intel membuat chipset mereka berukuran sangat kecil. Bahkan saat ini, AMD telah berhasil membuat chipset hingga sekecil 7nm.

Di sisi lain, hal ini juga akan menjadi hambatan. Semakin kecil sebuah chipset, semakin sulit juga mereka memproduksinya. Selain itu, ukuran chipset ini sudah lebih kecil dari virus HIV yang memiliki ukuran 120nm. 

Masalah yang ditimbulkan adalah dikarenakan chipset ini semakin kecil, akan lebih mudah bagi elektron untuk dapat lolos dari ‘logic gate’ yang kemudian akan menimbulkan ketidak presisian data, atau malah kesalahan data. Proses ini sering disebut sebagai ‘Quantum Tunneling’.

Nah, disinilah komputer kuantum mengambil alih. Metode dasar dari pemrosesan ini adalah menggunakan ‘Quantum Mechanic’. Sekedar informasi, Quantum Mechanic adalah sebuah cabang dasar fisika yang menggantikan mekanika klasik pada tataran sistem atom dan subatom. 

Sistem yang mengikuti mekanika kuantum ini dapat berada dalam superposisi kuantum pada keadaan yang berbeda, tidak seperti pada fisika klasik. Ilmu ini memberikan kerangka matematika untuk berbagai cabang fisika dan kimia, termasuk fisika atom, fisika molekular, kimia komputasi, kimia kuantum, fisika partikel, dan fisika nuklir.

Komputer kuantum memiliki satuan bernama Quibits, dimana juga akan memiliki dua state, yakni 1 dan 0. Tapi yang membedakan adalah satu Quibits mengandung baik 1 dan 0, tergantung dari mana kita melihatnya. Kemampuan ini pun sering disebut sebagai ‘Superposition’.

Selain itu, Quibits juga dapat dilihat menjadi beberapa dimensi, misalnya putaran dari gaya magnetik atau sebuah Foton. Jadi, kita tidak dapat memprediksi apakah sebuah Quibits adalah 1 atau 0.

Tapi, pengguna dapat menentukan isi dari Quibits tersebut, misalnya arah dari sebuah Foton dari atas ke bawah atau dari kiri ke kanan akan menghasilkan 1 atau 0. Jadi, Foton hanya akan dapat diukur pada saat kita menginginkannya.

Perbedaan dari Bits dan Quibits adalah kekuatan pemrosesannya. Jika dalam 4 bits hanya akan dapat menghasilkan satu dari 16 probabilitas, 4 Quibits memiliki semua hasil 16 probabilitas sekaligus.

Selain itu, Quibits juga memiliki sifat khusus bernama Entanglement. Sifat ini akan dapat mengubah kondisi satu Quibits dengan hanya berdekatan satu sama lain. Hal ini membuat pengguna dapat memprediksi isi dari Quibits lainnya hanya dengan mengukur satu Quibits saja.

Semua hal ini mengakibatkan komputer kuantum dapat mengerjakan satu tugas dan mendapatkan semua probilitas yang ada dalam waktu yang bisa dibilang bersamaan. Selain itu, pemrosesan data yang dilakukan oleh komputer kuantum lebih cepat.

Di sisi lain, sebuah komputer hanya akan dapat menguraikan satu probabilitas dalam satu waktu pemrosesan.

Kasus penggunaan terbaik untuk komputer kuantum adalah mencari sesuatu di dalam database. Jika komputer biasa harus mengecek probabilitas satu per satu, komputer kuantum dapat mencarinya di semua tempat sekaligus.

Contoh lain penggunaan komputer kuantum adalah untuk digunakan dalam keamanan di bidang IT. Komputer kuantum akan dapat menghasilkan sebuah kode enkripsi yang sangat aman, dimana superkomputer baru dapat membuka enkripsi tersebut dalam waktu ratusan tahun.

Terakhir, bidang yang paling akan mendapatkan keuntungan dari komputer kuantum adalah di bidang penelitian. Para peneliti, terlebih mereka yang bekerja untuk melakukan simulasi molekuler akan jauh lebih efisien. 

Hal ini dikarenakan proses simulasi ini membutuhkan sumber daya yang sangat besar. Ini berarti, semakin cepat seorang ilmuwan memecahkan sebuah model simulasi protein baru, semakin besar juga pengembangan di bidang kedokteran di masa depan.

Lantas, seperti apa dampak teknologi komputer kuantum pada perusahaan raksasa?

Pihak Google mengklaim bahwa mereka menggunakan komputer kuantum, untuk membuat sebuah algoritma untuk membuat proses pembelajaran machine learning yang lebih cepat dan efisien, dimana akan mempengaruhi kemampuan dari AI mereka.

Perusahaan mesin pencari asal Amerika tersebut mengklaim prosesor Sycamore 54 qubit yang telah mereka ciptakan mampu melakukan kalkulasi sebuah masalah dalam waktu 200 detik. Sedangkan pada saat masalah yang sama dijalankan di superkomputer paling mutakhir, baru akan dapat diselesaikan selama 10 ribu tahun.

Di sisi lain, IBM Q yang merupakan komputer kuantum milik IBM saat ini ditawarkan untuk digunakan di beberapa bidang, seperti untuk bisnis, pengembang aplikasi, peneliti, dan para pengedukasi. Mereka bahkan sudah dapat menggunakanya melalui cloud.

So, apakah pada akhirnya komputer kuantum akan seutuhnya menggantikan komputer saat ini? Untuk saat ini, tampaknya hal tersebut tidak akan terjadi. Hal ini dikarenakan hingga saat ini, komputer kuantum masih digunakan untuk keperluan khusus saja dan tidak dirancang untuk digunakan sebagai alat rumahan. 

Tapi, tidak menutup kemungkinan bila di masa depan, komputer kuantum akan menjadi salah satu alat yang umum digunakan oleh masyarakat dunia.