Video

Transkripsi

Selama sejarah manusia, teknologi manusia terdiri dari otak kita, api, dan tongkat tajam.

Ketika api dan tongkat tajam menjadi pembangkit listrik dan senjata nuklir,

perubahan terbesar telah terjadi pada teknologi otak kita.

Sejak 1960-an, kekuatan dari teknologi otak kita terus berkembang secara eksponensial,

memungkinkan komputer untuk menjadi semakin kecil dan semakin kuat dalam waktu yang bersamaan.

Tapi proses ini akan mencapai batas fisiknya.

Komponen komputer mulai mendekati ukuran setara atom.

Untuk mengerti mengapa ini menjadi masalah, kita harus mengerti tentang dasarnya.

In a nutshell oleh Kursgezaght

Sebuah komputer dibuat dari komponen yang sederhana, yang melakukan hal yang sederhana;

merepresentasikan data, cara memprosesnya, dan mekanisme pengendalinya.

Chip komputer berisi modul, yang berisi gerbang logika, yang berisi transistor.

Sebuah transistor adalah bentuk sederhana dari pengolah data dari komputer,

yang pada dasarnya adalah saklar yang dapat menghalangi, atau memberi jalan pada informasi yang datang.

Informasi ini terdiri dari “bits” yang bisa diatur menjadi 0 atau 1.

Kombinasi dari beberapa bits digunakan untuk merepresentasikan informasi yang kompleks.

Transistor digabungkan untuk membuat gerbang logika, yang juga melakukan hal yang sederhana.

Sebagai contoh, gerbang “AND” mengirim output 1 jika semua input adalah 1, dan selain itu output 0.

Kombinasi dari gerbang logika akan menghasilkan modul yang bermakna,

contohnya untuk menjumlahkan dua angka.

Setelah bisa menjumlahkan, anda juga bisa mengalikan.

Dan setelah anda bisa mengalikan, anda pada dasarnya bisa melakukan apapun.

Karena semua operasi dasarnya secara harfiah lebih sederhana dari matematika kelas 1,

anda dapat membayangkan komputer sebagai sekelompok anak 7 tahun yang menjawab soal matematika dasar.

Kelompok yang cukup besar dapat menghitung apapun, dari fisika luar angkasa, hingga Zelda.

Namun, dengan komponen yang semakin kecil, fisika kuantum menyebabkan kesulitan.

Singkatnya, transistor hanyalah saklar elektrik.

Listrik adalah elektron yang berpindah dari satu tempat ke tempat lain.

Jadi, sebuah saklar adalah penghalang yang bisa menahan elektron untuk berpindah ke suatu arah.

Sekarang, ukuran biasa dari sebuah transistor adalah 14 nanometer,

kira-kira lebih kecil 8 kali lipat dari diameter virus HIV,

dan 500 kali lipat lebih kecil dari sel darah merah.

Jika transistor mengecil hingga berukuran beberapa atom,

sebuah elektron dapat memindahkan dirinya dari satu sisi penghalang ke sisi lainnya, menggunakan proses yang disebut “quantum tunneling”.

Di dunia kuantum, fisika bekerja agak berbeda dengan yang biasa kita temui,

dan komputer biasa mulai tidak masuk akal.

Kita mendekati batas nyata dari kemajuan teknologi kita.

Untuk menyelesaikan masalah, ilmuwan mencoba menggunakan sifat kuantum yang tidak biasa untuk keuntungan mereka,

dengan cara membuat komputer kuantum.

Di komputer biasa, bits adalah ukuran terkecil informasi.

Komputer kuantum menggunakan “Qubits”, yang juga bisa diatur menjadi salah satu nilai.

Sebuah qubits bisa berupa sistem kuantum dua tingkat manapun,

seperti spin, dan medan magnet, atau sebuah foton.

0 dan 1 adalah nilai yang mungkin, seperti polarisasi vertikal atau horizontal dari sebuah foton.

Di dunia kuantum, qubits tidak harus berada di salah satu kemungkinan,

qubits juga bisa dalam setiap proporsi kedua kondisi sekaligus,

hal ini disebut dengan “Superposition”.

Tetapi, saat kita mengukur nilainya, katakanlah dengan cara melewatkan foton melalui filter,

dia harus menentukan akan menjadi polarisasi vertikal, atau polarisasi horizontal.

Jadi, selama tidak diukur, qubits akan berada di superposition dari kemungkinan 0 dan 1,

dan anda tidak bisa memprediksi nilainya.

Tapi seketika saat anda mengukurnya, mereka akan menjadi satu nilai yang pasti.

Superposition mengubah segalanya.

4 bits hanya akan berada di salah satu dari 2^4 kemungkinan berbeda pada satu waktu.

Itu adalah 16 kombinasi tersedia yang hanya bisa digunakan satu.

Tapi, 4 qubits pada superposition akan berada pada 16 kombinasi yang mungkin secara bersamaan.

Nilai ini bertambah secara eksponensial setiap ditambahkan qubit baru.

20 qubits dapat menyimpan nilai jutaan secara paralel.

Sifat lain yang bisa dimiliki qubits adalah “Entanglement”,

sebuah hubungan yang dekat yang membuat setiap qubits bereaksi dengan perubahan dari qubits lain seketika,

tidak peduli berapa jauh mereka terpisah.

Hal ini berarti jika kita mengukur nilai suatu entangled qubits,

kita bisa seketika menentukan nilai qubits pasangannya tanpa perlu melihat.

Manipulasi qubits adalah hal yang memusingkan.

Gerbang logika normal mendapatkan input sederhana dan menghasilkan satu nilai yang pasti.

Sebuah gerbang kuantum memanipulasi superposition input, mengubah kemungkinan, dan menghasilkan superposition yang lain sebagai output.

Jadi, sebuah komputer quantum memiliki satu set qubits, melewatkannya pada gerbang kuantum dan memanipulasi kemungkinan,

dan akhirnya mengukur hasilnya untuk menghilangkan superposition, akan menghasilkan urutan nilai 0 dan 1.

Hal ini berarti semua hasil kalkulasi yang mungkin dari pengaturan anda akan selesai pada saat yang bersamaan.

Pada akhirnya, anda dapat mengukur hasilnya dan itu mungkin menjadi hasil yang anda inginkan, jadi anda harus mengulang kalkulasi.

Tetapi dengan memanfaatkan superposition dan entanglement, hal ini bisa lebih efisien dibandingkan komputer biasa.

Jadi, walaupun komputer kuantum tidak akan menggantikan komputer kita,

di beberapa area, komputer kuantum jauh lebih unggul.

Salah satunya adalah pada pencarian database.

Unruk mencari sesuatu di database, komputer biasa harus mengecek semua kemungkinan yang ada.

Komputer kuantum hanya membutuhkan sebagian kecil waktu biasa,

yang untuk database besar artinya adalah perbedaan besar.

Contoh lain yang terkenal adalah untuk keamanan IT.

Saat ini untuk mengakses e-mail dan data perbankan,

diamankan menggunakan enkripsi dimana anda memberikan kunci publik untuk meng-encode pesan yang hanya anda yang bisa men-decode-nya.

Masalahnya kunci publik ini bisa digunakan untuk menghitung kunci private rahasia anda.

Untungnya menghitung kunci private menggunakan komputer biasa membutuhkan waktu bertahun-tahun.

Tetapi menggunakan komputer kuantum yang bisa sangat cepat, hal itu dapat dilakukan dengan mudah.

Hal lain yang bisa dilakukan adalah simulasi.

Simulasi dunia kuantum amat sangat memakan sumber daya,

dan bahkan untuk struktur yang besar, seperti molekul, akan sangat tidak akurat.

Jadi, mengapa tidak mensimulasikan fisika kuantum dengan fisika kuantum nyata?

Simulasi kuantum dapat memberikan pengetahuan baru pada protein yang bisa mengubah pengobatan.

Saat ini kita belum tahu apakah komputer kuantum hanya akan menjadi alat khusus,

atau perubahan besar untuk manusia.

Kita masih belum tahu batas dari teknologi ini,

dan hanya ada satu cara untuk mengetahuinya.