Menuju Supremasi Komputer Kuantum Sejati

Oleh Muhandis Shiddiq

KOMPUTER pada dasarnya adalah mesin yang memproses informasi dengan menjalankan algoritma.

Informasi bersifat abstrak tetapi penggunaannya selalu membutuhkan representasi fisik. Sebagai contoh, informasi dikodekan dalam simbol tulisan di halaman, register di komputer, neuron di otak, atau pasangan basa dalam DNA. Semua representasi fisik dari informasi ini diatur oleh hukum fisika.

Ini berarti model komputasi ideal selalu perlu mempertimbangkan realitas fisik yang direpresentasikan dalam hukum fisika.

Komputasi kuantum adalah hasil dari manipulasi fenomena fisika, yang diatur oleh teori fisika kuantum, untuk tujuan melakukan tugas yang sulit atau tidak mungkin untuk komputer biasa (klasik). Perangkat yang melakukan pemrosesan informasi kuantum (PIK) disebut komputer kuantum.

Dalam konteks kegunaannya, perkembangan komputer kuantum dapat dibandingkan dengan pengembangan laser, yang merupakan teknologi kuantum yang lebih mapan.

Sebelum laser, orang memiliki berbagai metode untuk membuat cahaya, misalnya api, lentera, dan bola lampu. Akan tetapi, sumber cahaya ini selalu menghasilkan cahaya yang tidak koheren, yang berarti gelombang elektromagnetik yang dihasilkan selalu tidak sefase satu sama lain. Ini berbeda dengan laser yang menggunakan efek mekanika kuantum untuk menghasilkan cahaya yang sefase atau koheren.

Saat ini, perangkat laser banyak digunakan, tetapi tetap tidak menggantikan bola lampu dalam kegunaannya. Jenis cahaya spesifik laser - cahaya koheren - digunakan untuk berbagai aplikasi, dari operasi medis hingga persenjataan, yang sebagian besar tidak terbayangkan oleh para ilmuwan disaat laser pertama kali ditemukan.

Hal ini akan mirip dengan komputer kuantum. Komputer kuantum tidak akan menjadi versi yang lebih cepat dari komputer klasik. Sebaliknya, komputer kuantum akan menjadi jenis komputer berbeda, yang dibuat untuk mengontrol fenomena kuantum yang koheren untuk aplikasi yang berbeda dari komputer klasik.

Komputer kuantum diperkirakan dapat secara efisien mensimulasikan proses apa pun yang terjadi di alam. Fitur ini unik untuk komputer kuantum, karena komputer klasik tidak dapat mensimulasikan sistem-sistem kuantum yang saling mempengaruhi.

Dengan menggunakan komputer kuantum, kita dapat menyelidiki lebih dalam sifat-sifat molekul kompleks, yang akan memungkinkan kita membuat material baru untuk berbagai aplikasi, dari elektronik hingga kedokteran.

Kemampuan komputer kuantum untuk mensimulasikan sistem yang kompleks juga membuka cara baru untuk mengeksplorasi fisika fundamental, misalnya dengan mensimulasikan properti partikel elementer, atau perilaku kuantum lubang hitam, atau evolusi alam semesta tepat setelah ledakan besar (big bang).

Bidang informasi kuantum tidak terbatas pada komputer saja, tetapi juga aplikasi lainnya. Komunikasi kuantum, yang menggunakan teknologi serupa, memungkinkan berbagi informasi rahasia secara aman yang dijamin oleh hukum fisika kuantum.

Salah satu contoh dapat diilustrasikan dalam kasus algoritma Shor yang dikembangkan oleh Peter Shor. Algoritma Shor adalah algoritma kuantum yang dapat digunakan untuk memecahkan kode enkripsi klasik dalam waktu yang jauh lebih cepat dibandingkan algoritma klasik.

Ini menunjukkan bahwa berbagai aplikasi potensial untuk teknologi kuantum mungkin belum terbayangkan sekarang ini. Akan tetapi, aplikasi-aplikasi potensial tersebut akan bermunculan saat perangkat informasi kuantum yang sebenarnya terealisasikan di masa depan.