Dijelaskan: Apa itu supremasi kuantum?

Supremasi kuantum adalah tonggak yang telah lama dicari dalam komputasi, dan sekarang Google telah mengumumkan telah mencapainya. Melihat ilmu di balik konsep tersebut, dan apa yang sebenarnya dicapai dan berapa banyak yang tersisa.

Komponen Komputer Quantum Google di lab Santa Barbara, California, AS. (Foto via Reuters)

Minggu ini, Google mengumumkan bahwa mereka telah mencapai terobosan yang disebut supremasi kuantum dalam komputasi. Apa artinya itu, dan mengapa itu penting?

Jadi, apa itu supremasi kuantum?

Ini adalah istilah yang diusulkan pada tahun 2012 oleh John Preskill, profesor fisika teoretis di California Institute of Technology. Ini menggambarkan titik di mana komputer kuantum dapat melakukan hal-hal yang tidak dapat dilakukan komputer klasik. Dalam kasus Google, para peneliti di University of California, Santa Barbara mengklaim telah mengembangkan prosesor yang membutuhkan waktu 200 detik untuk melakukan perhitungan yang akan memakan waktu 10.000 tahun komputer klasik.

Tapi apa itu komputer kuantum?

Komputer tradisional kita bekerja berdasarkan hukum fisika klasik, khususnya dengan memanfaatkan aliran listrik. Sebuah komputer kuantum, di sisi lain, berusaha untuk mengeksploitasi hukum yang mengatur perilaku atom dan partikel subatomik. Pada skala kecil itu, banyak hukum fisika klasik berhenti berlaku, dan hukum unik fisika kuantum ikut bermain.

Mengembangkan komputer seperti itu telah menjadi tujuan para ilmuwan selama hampir empat dekade. Pada tahun 1981, fisikawan Richard Feynman menulis: Mencoba untuk menemukan simulasi komputer fisika bagi saya tampaknya menjadi program yang sangat baik untuk diikuti… Alam tidak klasik… dan jika Anda ingin membuat simulasi Alam, Anda sebaiknya membuatnya menjadi mekanika kuantum, dan astaga, ini adalah masalah yang luar biasa, karena kelihatannya tidak begitu mudah.

Apa bedanya simulasi seperti itu?

Ini tentang kecepatan pemrosesan. Mari kita lihat bagaimana komputer klasik memproses informasi. Bit informasi disimpan sebagai 0 atau 1. Setiap string dari digit tersebut (bitstring) mewakili karakter atau instruksi yang unik; misalnya, 01100001 mewakili huruf kecil a.

Dalam komputer kuantum, informasi disimpan dalam bit kuantum, atau qubit. Dan qubit bisa menjadi 0 dan 1 pada saat yang bersamaan. Fisika kuantum melibatkan konsep-konsep yang bahkan fisikawan gambarkan sebagai sesuatu yang aneh. Tidak seperti fisika klasik, di mana suatu objek dapat berada di satu tempat pada satu waktu, fisika kuantum melihat probabilitas suatu objek berada di titik yang berbeda. Keberadaan di beberapa negara disebut superposisi, dan hubungan di antara negara-negara ini disebut belitan.

Semakin tinggi jumlah qubit, semakin tinggi jumlah informasi yang disimpan di dalamnya. Dibandingkan dengan informasi yang disimpan dalam jumlah bit yang sama, informasi dalam qubit meningkat secara eksponensial. Itulah yang membuat komputer kuantum begitu kuat. Namun, seperti yang ditulis Preskill dari Caltech pada tahun 2012, membangun perangkat keras kuantum yang andal itu menantang karena sulitnya mengendalikan sistem kuantum secara akurat.

Sundar Pichai dengan salah satu Komputer Kuantum Google di lab Santa Barbara, California, AS. (Foto via Reuters)

Apakah itu yang telah dicapai Google?

Para peneliti mendemonstrasikan kemampuan komputer kuantum. Mereka membangun arsitektur 54 qubit dengan Sycamore, komputer kuantum Google. Sementara salah satunya tidak berfungsi, 53 qubit lainnya terjerat ke dalam status superposisi.

Tim menyusun urutan acak sekitar 1.000 operasi. Setiap kali mereka menjalankan algoritma acak ini, komputer kuantum akan menghasilkan bitstring.

Sekarang, beberapa bitstring lebih mungkin terjadi daripada yang lain, dan dimungkinkan untuk mengidentifikasi mana yang lebih mungkin. Namun, semakin kompleks sirkuit kuantum acak, semakin sulit bagi komputer klasik untuk mengidentifikasi bitstring yang lebih mungkin — dan kesulitannya bertambah secara eksponensial. Supremasi dicapai ketika mereka menunjukkan bahwa prosesor kuantum hanya membutuhkan waktu 200 detik untuk menghitung algoritma acak super kompleks, sedangkan superkomputer tercepat akan memakan waktu 10.000 tahun, kata Google dalam email.

Baca juga | Supremasi kuantum dalam komputasi: Tes selesai, penggunaan dunia nyata masih jauh

Jadi, apa gunanya itu?

Tidak ada, sejauh menyangkut aplikasi praktis. Tugas yang dilakukan tidak terlalu penting untuk pencapaian ini; ini lebih tentang fakta bahwa tonggak itu terjadi di tempat pertama, kata email dari Google. Itu mengutip Wright bersaudara sebagai analogi: Bagi mereka untuk menunjukkan bahwa penerbangan itu mungkin, tidak masalah ke mana pesawat itu menuju, ke mana ia lepas landas dan mendarat, tetapi ia bisa terbang sama sekali.

Apakah semua orang yakin?

IBM telah membantah pernyataan Google bahwa perhitungan kuantumnya tidak dapat dilakukan oleh komputer tradisional. Dalam sebuah posting blog, IBM telah mengklaim bahwa perhitungan yang dijelaskan oleh para peneliti Google dapat dicapai oleh komputer yang ada dalam waktu kurang dari dua setengah hari, bukan 10.000 tahun.

Kebetulan, IBM sendiri mengklaim terobosan komputasi kuantum pada hari Kamis. Para penelitinya membuat terobosan dalam mengendalikan perilaku kuantum atom individu, menunjukkan blok bangunan baru yang serbaguna untuk komputasi kuantum, kata IBM di situsnya. Makalah ini diterbitkan dalam jurnal Science. Penelitian Google muncul di Nature.

Jangan lewatkan dari Dijelaskan | Dushyant Chautala: Lebih tua dari usianya, 'buddha' berusia 31 tahun ini terhubung dengan semua orang

Apa selanjutnya?

Para ilmuwan sedang mencari cara untuk meningkatkan pekerjaan mereka, termasuk mendeteksi dan memperbaiki kesalahan. University of California, Santa Barbara mencatat bahwa penelitian telah mencapai alat yang sangat nyata untuk menghasilkan angka acak. Nomor acak dapat berguna dalam berbagai bidang — termasuk melindungi kunci terenkripsi untuk dekripsi, yang dapat menjadi masalah pelik bagi pemerintah.

Komputer kuantum suatu hari nanti bisa menghasilkan kemajuan besar dalam penelitian sains dan teknologi. Di antara area yang akan mendapatkan keuntungan adalah kecerdasan buatan, dan terapi obat baru. Namun, semua itu masih jauh.

Bagikan Dengan Temanmu: