Komputer Kuantum Komputer Masa Depan

Teknologi komputer merupakan salah satu teknologi yang paling cepat
mengalami perkembangan dan kemajuan. Komputer-komputer yang ada saat ini
sudah mencapai kemampuan yang sangat mengagumkan. Tetapi kedahsyatan
komputer tercanggih yang ada saat ini pun masih belum bisa memuaskan
keinginan manusia yang bermimpi untuk membuat sebuah Supercomputer yang
benar-benar memiliki kecepatan super. Komputer yang nantinya layak untuk
benar-benar disebut sebagai Komputer Super ini adalah Komputer Kuantum.
Teori tentang komputer kuantum ini pertama kali dicetuskan oleh fisikawan dari
Argonne National Laboratory sekitar 20 tahun lalu. Paul Benioff merupakan orang
pertama yang mengaplikasikan teori fisika kuantum pada dunia komputer di tahun
1981.
Komputer yang biasa kita gunakan sehari-hari merupakan komputer digital.
Komputer digital sangat berbeda dengan komputer kuantum yang super itu.
Komputer digital bekerja dengan bantuan microprocessor yang berbentuk chip
kecil yang tersusun dari banyak transistor. Microprocessor biasanya lebih dikenal
dengan istilah Central Processing Unit (CPU) dan merupakan ‘jantung’nya
komputer. Microprocessor yang pertama adalah Intel 4004 yang diperkenalkan
pada tahun 1971. Komputer pertama ini cuma bisa melakukan perhitungan
penjumlahan dan pengurangan saja. Memory komputer menggunakan sistem
binary atau sistem angka basis 2 (0 dan 1) yang dikenal sebagai BIT (singkatan
dari Binary digIT). Konversi dari angka desimal yang biasa kita gunakan (angka
berbasis 10 yang memiliki nilai 0 sampai 9) adalah sebagai berikut:
0 = 0
1 = 1
2 = 10
3 = 11
4 = 100
5 = 101
6 = 110
7 = 111
8 = 1000
9 = 1001
10 = 1010
11 = 1011
12 = 1100
13 = 1101
14 = 1110
15 = 1111
16 = 10000
17 = 10001
Kalau kita ingin menghitung angka apa yang dilambangkan oleh 101001
caranya sebagai berikut (menggunakan sistem 2n):
(1 x 25) + (0 x 24) + (1 x 23) + (0 x 22) + (0 x 21) + (1 x 20) = 32 + 0 + 8 + 0
+ 0 +1 = 41.
Contoh perhitungan penjumlahan matematika menggunakan sistem binary:
10 1010
23 + 10111 +
33 100001
Sistem inilah yang selama ini kita gunakan saat kita mengolah informasi
menggunakan komputer. Quantum Computer atau komputer kuantum
memanfaatkan fenomena ‘aneh’ yang disebut sebagai superposisi. Dalam
mekanika kuantum, suatu partikel bisa berada dalam dua keadaan sekaligus. Inilah
yang disebut keadaan superposisi. Dalam komputer kuantum, selain 0 dan 1
dikenal pula superposisi dari keduanya. Ini berarti keadaannya bisa berupa 0 dan
1, bukan hanya 0 atau 1 seperti di komputer digital biasa. Komputer kuantum
tidak menggunakan Bits tetapi QUBITS (Quantum Bits). Karena kemampuannya
untuk berada di bermacam keadaan (multiple states), komputer kuantum memiliki
potensi untuk melaksanakan berbagai perhitungan secara simultan sehingga jauh
lebih cepat dari komputer digital.
Komputer kuantum menggunakan partikel yang bisa berada dalam dua
keadaan sekaligus, misalnya atom-atom yang pada saat yang sama berada dalam
keadaan tereksitasi dan tidak tereksitasi, atau foton (partikel cahaya) yang berada
di dua tempat berbeda pada saat bersamaan. Apa maksudnya ini?
Atom memiliki konfigurasi spin. Spin atom bisa ke atas (up), bisa pula ke
bawah (down). Misalnya saat spin atom mengarah ke atas (up) kita beri lambang 1,
sedangkan spin down adalah 0 (seperti dalam sistem binary di komputer digital).
Atom-atom berada dalam keadaan superposisi (memiliki spin up dan down secara
bersamaan) sampai kita melakukan pengukuran. Tindakan pengukuran memaksa
atom untuk ‘memilih’ salah satu dari kedua kemungkinan itu. Ini berarti sesudah
kita melakukan pengukuran, atom tidak lagi berada dalam keadaan superposisi.
Atom yang sudah mengalami pengukuran memiliki spin yang tetap: up atau down.
Saat konsep ini diterapkan dalam komputer kuantum, keadaan superposisi
terjadi pada saat proses perhitungan sedang berlangsung. Sistem perhitungan pada
komputer kuantum ini berbeda dengan komputer digital. Komputer digital
melakukan perhitungan secara linier, sedangkan komputer kuantum melakukan
semua perhitungan secara bersamaan (karena ada multiple states semua
perhitungan dapat berlangsung secara simultan di semua state). Ini berarti ada
banyak kemungkinan hasil perhitungan. Untuk mengetahui jawabannya (hasil
perhitungannya) kita harus melakukan pengukuran qubit. Tindakan pengukuran
qubit ini menghentikan proses perhitungan dan memaksa sistem untuk ‘memilih’
salah satu dari semua kemungkinan jawaban yang ada.
Dengan sistem paralelisme perhitungan ini, kita bisa membayangkan
betapa cepatnya komputer kuantum. Komputer digital yang paling canggih saat ini
(setara dengan komputer kuantum 40 qubit) memiliki kemampuan untuk
mengolah semua data dalam buku telepon di seluruh dunia (untuk menemukan
satu nomor telepon tertentu) dalam waktu satu bulan. Jika menggunakan komputer
kuantum proses ini hanya memerlukan waktu 27 menit!
Ada satu fenomena ‘aneh’ lain dari mekanika kuantum yang juga
dimanfaatkan dalam teknologi komputer kuantum: Entanglement. Jika dua atom
mendapatkan gaya tertentu (outside force) kedua atom tersebut bisa masuk pada
keadaan ‘entangled’. Atom-atom yang saling terhubungkan dalam entanglement
ini akan tetap terhubungkan walaupun jaraknya berjauhan. Analoginya adalah
atom-atom tersebut seperti sepasang manusia yang punya ‘telepati’. Jika yang satu
dicubit, maka pasangannya (di mana pun ia berada) akan merasa sakit. Perlakuan
terhadap salah satu atom mempengaruhi keadaan atom pasangannya. Jika yang
satu memiliki spin up (kita baru bisa mengetahuinya setelah melakukan
pengukuran) maka kita langsung mengetahui bahwa pasangannya pasti memiliki
spin down tanpa kita perlu mengukurnya kembali. Ini melambangkan sistem
komunikasi yang super cepat. Komunikasi menggunakan komputer kuantum bisa
mencapai kecepatan yang begitu luar biasa karena informasi dari satu tempat ke
tempat lain dapat ditransfer secara instant. Begitu cepatnya sehingga terlihat
seakan-akan mengalahkan kecepatan cahaya!
Saat ini perkembangan teknologi sudah menghasilkan komputer kuantum
sampai 7 qubit, tetapi menurut penelitian dan analisa yang ada, dalam beberapa
tahun mendatang teknologi komputer kuantum bisa mencapai 100 qubit. Kita bisa
membayangkan betapa cepatnya komputer masa depan nanti. Semua perhitungan
yang biasanya butuh waktu berbulan-bulan, bertahun-tahun, bahkan berabad-abad
pada akhirnya bisa dilaksanakan hanya dalam hitungan menit saja jika kita
menggunakan komputer kuantum yang super canggih dan super cepat itu.
Di masa mendatang kita akan menggunakan komputer yang tidak lagi
tersusun dari transistor-transistor mini seperti sekarang, Komputer kuantum tidak
lagi memerlukan chip komputer yang semakin lama semakin padat karena
semakin berlipatgandanya jumlah transistor yang dibutuhkan untuk meningkatkan
kinerja komputer. Komputer masa depan justru dipenuhi oleh cairan organik
sebagai ‘jantung’nya. Cairan organik ini mengandung atom-atom/partikel-partikel
yang bisa berada dalam keadaan superposisi tersebut. Ini berarti, kita benar-benar
memanfaatkan zat organik alami untuk menjadi ‘kalkulator’ canggih karena
ternyata cairan organik dari alam memiliki bakat berhitung!
Gambar1 Sistem komputer masa depan