Komputer kuantum – cara kerja, kelebihan, kekurangan

Komputer kuantum adalah komputer yang menggunakan mekanika kuantum untuk meningkatkan kekuatan pemrosesannya dengan menggunakan qubit alih-alih bit klasik. Ini berusaha mengungguli superkomputer paling kuat saat ini, karena qubit dapat menghasilkan lebih banyak data dan probabilitas menggunakan lebih sedikit energi daripada bit klasik.

Meskipun ada kemajuan dalam komputasi kuantum, ini masih merupakan teknologi eksperimental murni. Namun, beberapa perusahaan berinvestasi dalam pengembangan komputer kuantum yang stabil dan fungsional, dengan harapan akan mendorong kemajuan teknologi di berbagai bidang ilmu pengetahuan. Membaca artikel ini akan memberikan detail lebih lanjut tentang komputer ini yang berusaha menggantikan komputer saat ini, yang sudah disebut klasik.

Bagaimana cara kerjanya

Rahasia cara kerja komputer kuantum terletak pada superposisi kuantum. Seperti yang akan Anda lihat, komputer tradisional bekerja berdasarkan bit. Bit-bit ini memiliki 2 status yang dibedakan dengan jelas, yang disebut sistem biner: nol (0) dan satu (1). Ini adalah string panjang nol dan satu untuk menafsirkan setiap impuls listrik dari komputer, sehingga sedikit bisa menjadi nol atau satu, tidak pernah di kedua negara secara bersamaan.

Dalam kasus komputer kuantum, bit tidak bekerja dengan cara ini, tetapi dapat dilihat dalam 2 statusnya secara bersamaan: hidup dan mati. Ini disebut superposisi kuantum. Superposisi ini terjadi karena prosesnya tidak terjadi secara mekanis, melainkan mengikuti hukum fisika kuantum.

Menerapkan hukum-hukum ini dalam komputasi menyiratkan kekuatan pemrosesan yang lebih besar dan pemecahan masalah pada kecepatan maksimum. Semua ini secara paralel dengan ribuan solusi untuk setiap variabel yang diusulkan. Seperti yang kami sebutkan sebelumnya, “bit” yang digunakan dalam mesin ini disebut qubit. Meskipun propertinya biner, mereka tidak tunduk pada satu keadaan, yaitu, qubit dapat hidup dan mati pada saat yang bersamaan.

Bahkan qubit dapat berada dalam status perantara antara 0 dan 1, yang tidak terbatas. Artinya, mereka bisa menjadi setengah dari nol dan satu. Juga, mereka dapat berada di tiga perempat dari 0 dan seperempat dari 1. Sifat ini adalah superposisi kuantum murni.

Keterikatan kuantum

Keterikatan kuantum terjadi ketika pasangan qubit dihasilkan, yang agak “terjerat” satu sama lain. Ini berarti bahwa pasangan qubit hanya ada dalam satu keadaan di tingkat kuantum. Jika status satu qubit diubah, status qubit lainnya secara otomatis berubah. Ini akan terjadi dengan cara ini bahkan jika mereka terjalin pada jarak yang sangat jauh.

Namun, tidak ada yang tahu pasti bagaimana keterikatan ini bekerja. Bahkan, masih belum diketahui, itu adalah kunci untuk komputer kuantum untuk bekerja. Jadi, tanpa properti ini, kekuatan pemrosesan komputer ini akan menjadi nol. Dalam komputasi klasik, menggandakan jumlah bit menggandakan kekuatan pemrosesan, sementara dalam komputasi kuantum, ketika qubit digandakan, kekuatan pemrosesan tumbuh secara eksponensial.

Untuk alasan ini, qubit yang terjalin dalam semacam rantai ini dimanfaatkan. Dalam pengaturan inilah elemen-elemen ini melakukan “keajaiban” mereka. Itulah sebabnya kemampuan untuk mempercepat kalkulasi menggunakan algoritme asal kuantum dirancang khusus untuk jenis organisasi qubit ini. Jadi potensi aplikasi di bidang ilmu tertentu sangat tinggi jika Anda memiliki komputer kuantum yang mengerjakannya.

Inkoherensi atau dekoherensi kuantum

Salah satu faktor kunci agar qubit dapat beroperasi dan membuat perhitungan adalah karena interaksi dengan lingkungannya. Oleh karena itu, berkali-kali perilaku kuantumnya cenderung menurun, hingga menghilang. Fenomena ini disebut inkoherensi kuantum. Anda harus tahu bahwa keadaan kuantum unsur-unsur ini rapuh dan sedikit perubahan suhu atau getarannya menyebabkan qubit meluruh.

Gangguan ini dikenal sebagai “noise”, dan yang dimaksud dengan peluruhan adalah apa yang terjadi ketika qubit keluar dari status superposisinya sebelum melakukan tugasnya. Itulah mengapa komputer kuantum harus benar-benar terisolasi dari faktor lingkungan seperti kelembaban, getaran eksternal, perubahan suhu, dan lainnya. Salah satu solusi yang telah ditemukan untuk mengisolasi mereka adalah dengan membangunnya di dalam lemari es dan ruang vakum.

Aplikasi

Komputer kuantum adalah eksponen terbesar dari teknologi mutakhir. Oleh karena itu, di antara aplikasinya adalah simulasi perilaku materi pada tingkat molekuler. Selain itu, di bidang otomotif, perusahaan manufaktur besar menggunakan komputasi kuantum untuk mencari peningkatan kinerja baterai untuk mobil listrik. Semua ini berdasarkan simulasi komputer kuantum.

Demikian pula, teknologi ini digunakan dalam bidang farmasi untuk mensimulasikan dan menganalisis senyawa kimia yang akan digunakan dalam pembuatan dan pengembangan obat baru, lebih kuat, efisien dan tanpa efek samping. Bidang aplikasi lainnya adalah dalam optimasi. Kekuatan mesin ini memungkinkan untuk menganalisis banyak variabel dan dengan demikian memberikan solusi yang tak terbatas.

Kecerdasan buatan (AI) adalah salah satu aplikasi paling bermanfaat dengan komputer kuantum. Menerapkannya berarti peningkatan ke tingkat yang tidak terduga. Tetapi semua ini akan mencapai tingkat perkembangan penuh dalam dekade-dekade berikutnya, sejak hari ini, memalsukan jenis komputer ini masih tidak layak dan tidak berkelanjutan.

Adapun layanan keuangan, komputer kuantum sedang bereksperimen untuk mengembangkan model keuangan yang lebih baik, yang cukup kompleks. Model-model ini akan meningkatkan manajemen risiko dalam bisnis atau perusahaan keuangan. Dengan cara ini, ini akan membantu menemukan banyak solusi ketika memiliki risiko utama dan juga, untuk memodelkan data keuangan yang lebih relevan.

Keuntungan dan kerugian

Seperti semua perkembangan teknologi eksperimental, komputer kuantum memiliki pro dan kontra yang harus Anda ketahui setiap saat.

Kelebihan Komputer kuantum:

  • Banyak aplikasi dapat dikembangkan secara paralel.
  • Ia dapat melakukan jutaan perhitungan tanpa batas dan secara bersamaan berkat superposisi kuantum.
  • Dalam kehidupan nyata, komputer kuantum memiliki banyak aplikasi, terutama di bidang kedokteran.
  • Sangat penting untuk pencarian dan pengembangan sumber energi baru yang bersih dan terbarukan.
  • Ini adalah teknologi kunci untuk pembelajaran mesin dan untuk pengembangan kecerdasan buatan.
  • Berkat kekuatan pemrosesannya yang hampir tak terbatas, komputer kuantum adalah kunci untuk mengoptimalkan pencarian dan mendapatkan solusi perhitungan hampir secara instan.

Kekurangan Komputer kuantum:

  • Saat ini, ia memiliki kesulitan besar pada tingkat teknis, karena sejumlah besar qubit diperlukan untuk memproses dan memperbaiki kesalahan.
  • Itu tidak memiliki perangkat keras yang memadai untuk begitu banyak kekuatan pemrosesan. Sistem harus stabil dan untuk ini, jumlah qubit harus ditingkatkan.
  • Mereka tidak berlaku untuk pengguna biasa. Artinya, mereka tidak akan tahu apa yang harus dilakukan dengan komputer kuantum.
  • Ini adalah teknologi eksperimental dan sampai sekarang, tidak layak untuk massifikasi. Banyak komputer standar memecahkan sebagian besar masalah dengan lebih efisien.

Related Posts