Apakah Komputer Quantum Eksis?

Oleh: Marianne Feiberger
1 Oktober 2015
(Sumber: plus.maths.org)

Artikel ini merupakan bagian dari proyek informasi tentang informasi, bekerjasama dengan FQXi. Klik di sini untuk membaca artikel lain perihal komputasi quantum.

Jawaban sederhana untuk pertanyaan ini adalah tidak—dalam batasan teknologi quantum terkini kita tak sanggup membangun komputer quantum berkemampuan memadai untuk menggantikan komputer biasa. Untuk membangun komputer quantum Anda butuh partikel-partikel yang dapat berperilaku seperti qubit, yakni analogi quantum untuk bit-bit yang dipakai oleh komputer klasik. Qubit harus mampu mewakili harga 0 dan 1, tapi yang krusial mereka juga harus mampu eksis dalam superposisi dua-duanya (lihat artikel ini untuk tahu lebih banyak tentang cara kerja komputer quantum). Gagasannya adalah mewujudkan qubit pada partikel-partikel—foton, elektron, atom; para peneliti sedang mengerjakan sekumpulan kemungkinan. Dan mereka sudah berhasil membangun perangkat quantum yang memanfaatkan sejumlah kecil qubit saja.

Sebagai contoh, pertimbangkan pembelah sorot (beam splitter): cermin setengah perak yang akan memantulkan separuh sorot cahaya yang dipancarkan kepadanya dan meloloskan separuh lagi. Karena bisa dianggap cahaya terdiri dari partikel-partikel bernama foton, Anda berhak bertanya apa yang menimpa foton individual saat mengenai permukaan setengah cermin tersebut. Jawaban potensial adalah ia punya peluang 50:50 ditembuskan atau dipantulkan—salah satu dari dua [kemungkinan]. Tapi bukan itu yang betul-betul terjadi. Ketika foton mengenai cermin, ia memasuki superposisi status dipantulkan sekaligus ditembuskan.

Pembelah Sorot
Pembelah Sorot

Pada gambar di samping, bayangkan sebuah foton mewakili satu qubit bertatus 0 jika ia menempuh arah vertikal dan satu qubit berstatus 1 jika ia menempuh arah horisontal. Demikian pula, tuliskan 0 jika ia berjalan terus sepanjang jalur vertikal setelah mengenai pembelah sorot dan tuliskan 1 jika ia berjalan terus sepanjang jalur horisontal. Konsekuensinya, pembelah sorot mengubah input qubit berstatus 0 atau 1 menjadi quibit bersuperposisi 0 dan 1. Kita takkan mendalami detilnya lebih jauh di sini, tapi penggunaan pembelah sorot dan foton yang mengenainya memungkinkan kita membangun gerbang quantum semisal gerbang Hadamard yang kami singgung dalam artikel ini.

Dengan memanfaatkan kombinasi beberapa gerbang quantum, yaitu alat yang mampu memproses satu atau dua qubit, Anda dapat menerapkan algoritma quantum apapun yang Anda hasilkan—orang-orang sudah bisa membuktikan fakta ini secara matematis. Lantas mengapa tidak kita gedor beberapa gerbang quantum “universal” itu sekaligus guna menciptakan komputer quantum yang mampu melakukan tugas dengan banyak qubit? Persis itulah yang terjadi dalam komputasi standar, di mana kombinasi gerbang-gerbang logika individual dapat melakukan segala jenis komputasi (lihat artikel ini sebagai contoh).

Ada banyak kesulitan dalam membuat partikel supaya berperilaku dan berinteraksi dengan cara qubit, dan terutama dalam membangun sistem berisi banyak qubit, yang mana diperlukan untuk memperoleh manfaat komputasi. Tapi rintangan terpenting yang dihadapi oleh komputasi quantum adalah fakta bahwa superposisi status-status terlalu peka: mereka hanya bisa bertahan selama sistem quantum di mana mereka berada terisolasi ekstrim dari lingkungannya. Jika tidak, maka sifat quantumnya agak “bocor” dan berdisipasi dalam proses yang dinamakan dekoherensi (sistem jadi terjerat dengan lingkungannya). Ini berlangsung amat cepat, dan yang tersisa tinggal status-status yang biasa kita saksikan dalam kehidupan nyata. Kesulitan mempertahankan isolasi sistem quantum inilah yang mencegah kita membangun komputer quantum yang mampu menangani lebih dari beberapa qubit saja.

Jadi kapan kiranya kita dapat memiliki komputer quantum matang, tanpa kontroversi, dan bermanfaat praktis? “Ada segala macam barang ajaib dan eksotis untuk bahan membangun komputer quantum: cacat pada berlian, elektron yang mengambang pada [permukaan] helium cair, qubit superkonduktif, dan segala jenis barang imajinatif,” kata Jozsa. “Terdapat kemajuan bagus dalam semua ini, dan terus membaik. Anda tak bisa bilang bahwa [komputasi quantum] terlalu jauh hanya karena perkembangan ini tidak berlangsung progresif. Transistor untuk komputasi klasik tidak muncul secara bertahap: suatu hari tidak ada, tapi beberapa pekan kemudian ia eksis dan komputasi pun meledak,” terang Jozsa. Dia mengutip fisikawan N. David Mermin, yang dalam catatan kuliahnya perihal komputasi quantum menyatakan, “Cuma orang gegabah yang mau mendeklarasikan takkan ada komputer quantum berguna di tahun 2050, tapi cuma orang gegabah yang mau memprediksi itu akan hadir pada 2050.”

Untuk mencaritahu lebih banyak soal komputasi quantum, baca artikel-artikel berikut:

Tentang Penulis
Marianne Freiberger adalah Editor Plus. Dia ingin menyampaikan terima kasih kepada Richard Jozsa, Leigh Trapnell Professor of Quantum Physics di Universitas Cambridge, atas penjelasan bermanfaat, penuh kesabaran, dan tak ternilai.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s