Quantum Computer, Komputer Canggih Masa Depan

Oleh : Muhammad, S.Kom., M.Kom.
Dosen STMIK PPKIA Tarakanita Rahmawati, Tarakan
*Mahasiswa S3 Informatika Universitas Ahmad Dahlan, Yogyakarta

TRIBUNKALTARA.COM - Perkembangan teknologi dari masa ke masa, membuat siapapun terpukau. Bertambahnya kecepatan komputer dari waktu ke waktu, meningkatnya kapasitas hardisk dan memori, semakin kecil dan bertambahnya fungsi telepon genggam, adalah contoh konkret produk teknologi di bidang IT.

Semua pihak memahami, bahwa teknologi komputer merupakan salah satu yang mengalami perkembangan sangat pesat dan mampu membuat aktivitas manusia terbantu dalam berbagai bidang, karena kecepatan dan ketepatannya dalam menjalankan perintah yang diberikan.

Salah satu perkembangan teknologi masa depan bidang komputer yang mulai ramai dibicarakan adalah Quantum Computer Walaupun teknologi ini masih terdengar asing di Indonesia, keberadaannya patut untuk dipahami secara seksama.

Quantum Computer atau komputer kuantum pertama kali dicetuskan oleh fisikawan Amerika dari Argonne National Laboratory sekitar 1980, yaitu Paul Benioff.

Paul Benioff merupakan orang pertama yang mengaplikasikan teori fisika kuantum pada dunia komputer di tahun 1981. Benioff mengembangkan model komputer kuantum pertama, yang menggunakan prinsip-prinsip mekanika kuantum untuk melakukan perhitungan. Benioff menunjukkan bahwa komputer dapat berfungsi dalam sistem mekanika kuantum dan menghitung secara efisien.

Baca juga: Informatika, Internet of Things dan Kehidupan Manusia

Penelitian Benioff membantu membuktikan bahwa perhitungan klasik dapat diterapkan dalam konteks kuantum. Ide dan model komputasi kuantum yang dikembangkan menjadi salah satu landasan teori dalam bidang ini, membuka jalan bagi ilmuwan seperti Richard Feynman dan David Deutsch untuk memperluas teori serta aplikasi komputasi kuantum.

Komputer yang biasa digunakan masyarakat sehari-hari merupakan komputer digital. Komputer digital sangat berbeda dengan komputer kuantum.

Komputer digital bekerja dengan bantuan microprocessor berbentuk chip kecil yang tersusun dari banyak transistor. Microprocessor biasa lebih dikenal dengan istilah Central Processing Unit (CPU), yang merupakan jantung dari komputer. Microprocessor yang pertama adalah Intel 4004 yang diperkenalkan pada tahun 1971. Komputer pertama ini hanya dapat melakukan perhitungan penjumlahan dan pengurangan. 

Pada memory komputer digital 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 digunakan (angka berbasis 10 yang memiliki nilai 0 sampai 9).

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. Pada komputer kuantum, selain 0 dan 1 dikenal pula superposisi dari keduanya. Ini artinya, bisa berupa 0 dan 1, bukan hanya 0 atau 1 seperti di komputer digital biasa.

Komputer kuantum tidak menggunakan Bits tetapi QUBITS (Quantum Bits). Dengan 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. 

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. Dengan demikian, komputer masa depan akan sangat cepat dan canggih.

Segala macam perhitungan yang butuh waktu lama, dapat dilaksanakan hanya dalam hitungan menit bahkan detik.

Komputer kuantum menjadi semakin menarik perhatian konsumen atau user untuk menggunakannya, karena beberapa faktor kelebihannya, antara lain:

1. Kecepatan Proses Data;
2. Kapasitas Proses Data;
3. Pemecahan Masalah yang Kompleks;
4. Keamanan Data;
5. Kriptografi. 

Menurut Yuval Boger, Chief Commercial Officer di QuEra Computing, Boston, komputer kuantum akan menggabungkan prosesor yang unggul pada tugas-tugas tertentu, dan ini adalah ide yang telah mapan. High-performance computing (HPC) menggunakan campuran CPU dan akselerator khusus seperti graphics processing units (GPU).

Berbagai jenis komputer juga memiliki co-processor yang dikhususkan untuk masalah seperti pemrosesan sinyal, jaringan, atau enkripsi.

"Dua tahun lalu, saya mungkin mengatakan bahwa memiliki komputer kuantum di lokasi adalah ide gila. Tetapi ternyata, itulah yang diinginkan semua orang," kata Boger.

Beberapa keuntungan Komputasi Kuantum, yaitu:

1. Menyelesaikan Masalah Kompleks. Komputer kuantum dapat menyelesaikan masalah di bidang kriptografi, kimia, dan ilmu material yang terlalu kompleks bagi komputer klasik. Misalnya, mensimulasikan interaksi molekul pada tingkat kuantum, yang memiliki aplikasi potensial dalam penemuan obat;
2. Optimisasi. Masalah yang berkaitan dengan optimisasi, seperti mencari rute paling efisien untuk pengiriman atau meminimalkan penggunaan energi;
3. Kriptografi. Komputer kuantum dapat memecahkan metode enkripsi saat ini (seperti RSA), juga membuka jalan untuk teknik enkripsi baru yang tahan terhadap serangan kuantum.
4. Non-linier. Komputer kuantum dipercaya mampu menyelesaikan masalah non-linier yang rumit, seperti optimisasi keseimbangan lalu lintas atau perencanaan misi luar angkasa, di mana banyak variabel saling berinteraksi.

Tantangan Komputasi Kuantum, antara lain:

(1) Kerapuhan. Qubit sangat sensitif terhadap lingkungan. Interaksi dengan faktor eksternal dapat menyebabkan kesalahan (fenomena yang disebut dekoherensi). Menjaga qubit dalam keadaan stabil adalah salah satu tantangan terbesar dalam membangun komputer kuantum skala besar;

(2) Koreksi Kesalahan. Alasan qubit sangat rapuh, maka koreksi kesalahan kuantum sangat penting. Ini melibatkan pengembangan metode untuk mendeteksi dan memperbaiki kesalahan tanpa mengukur qubit secara langsung;

(3) Skalabilitas. Membangun komputer kuantum dengan jumlah qubit stabil yang besar masih sulit. Kebanyakan komputer kuantum saat ini hanya memiliki beberapa lusin qubit, sementara untuk mencapai keuntungan praktis dalam beberapa aplikasi mungkin membutuhkan ribuan atau jutaan qubit.

Aplikasi Komputasi Kuantum, yaitu:

(1) Kriptografi. Komputer kuantum dapat memecahkan standar enkripsi saat ini dan mengembangkan metode baru yang lebih aman untuk mengenkripsi data;

(2) Penemuan Obat dan Kimia. Simulasi kuantum dapat memodelkan struktur molekul dan reaksi, yang mengarah pada terobosan dalam penemuan obat dan ilmu material;

(3) Kecerdasan Buatan (AI). Komputer kuantum dapat meningkatkan AI dengan menyediakan analisis data yang lebih cepat, optimisasi, dan algoritma pembelajaran mesin;

(4) Pemodelan Keuangan. Komputasi kuantum memiliki potensi untuk meningkatkan pemodelan keuangan dan penilaian risiko, memungkinkan prediksi pasar yang lebih cepat dan akurat;

(5) Rantai Pasokan dan Logistik. Algoritma optimisasi kuantum dapat memperlancar rantai pasokan global dan logistik dengan menemukan rute dan jadwal yang paling efisien.

Perkembangan komputer kuantum di Indonesia menunjukkan adanya upaya serius dari berbagai pihak untuk mengintegrasikan teknologi ini ke dalam sistem pendidikan dan industri.

Dengan dukungan dari perusahaan seperti IBM dan inisiatif dari lembaga pendidikan tinggi, Indonesia berada pada jalur yang baik untuk menjadi salah satu negara yang berkontribusi dalam bidang komputasi kuantum di tingkat global.

Namun demikian, ada dampak etika dan sosial terhadap manusia. Dampak etika dari komputer kuantum sangat kompleks dan memerlukan perhatian serius dari para pemangku kepentingan.

Diskusi mengenai regulasi, aksesibilitas, dan implikasi sosial harus menjadi bagian integral dari pengembangan teknologi ini untuk memastikan bahwa manfaatnya dapat dirasakan secara luas tanpa mengorbankan nilai-nilai etika fundamental. Misalnya risiko kesehatan, keuangan, masalah keadilan dan hak akses, juga masalah keamanan data, serta regulasi.

Oleh : Muhammad, S.Kom., M.Kom.
Dosen STMIK PPKIA Tarakanita Rahmawati, Tarakan
Mahasiswa S3 Informatika Universitas Ahmad Dahlan, Yogyakarta

(*)