Menurut Feynman
Pada awalnya Feynman dari California
Institute of Technology (Caltech). mengemukakan idenya mengenai sistem kuantum
yang juga dapat melakukan proses penghitungan. Fenyman juga mengemukakan bahwa
sistem ini bisa menjadi simulator bagi percobaan fisika kuantum.
Selanjutnya para ilmuwan mulai
melakukan riset mengenai sistem kuantum tersebut, mereka juga berusaha untuk
menemukan logika yang sesuai dengan sistem tersebut. Sampai saat ini telah
dikemukaan dua algoritma baru yang bisa digunakandalam sistem kuantum yaitu
algoritma shor dan algoritma grover.
Menurut Prof. Freddy Permana Zen, M.Sc, D.Sc
Komputer kuantum adalah alat hitung
yang menggunakan sebuah fenomena mekanika kuantum, misalnya superposisi dan
keterkaitan, untuk melakukan operasi data. Menurut Prof. Freddy Permana Zen,
M.Sc, D.Sc , komputasi kuantum adalah teori komputasi yang dibangun
berdasarkan prinsip-prinsip mekanika kuantum. Algoritma kuantum memiliki
efisiensi yang jauh lebih baik dibanding algoritma klasik yang dipakai pada
komputer saat ini. Sebuah komputer kuantum juga diyakini memiliki kemampuan
proses yang jauh lebih baik dibanding komputer klasik. Riset bidang komputasi
kuantum masih terus berkembang. Dalam komputasi klasik, jumlah data dihitung
dengan bit; dalam komputer kuantum, hal ini dilakukan dengan qubit. Prinsip dasar
komputer kuantum adalah bahwa sifat kuantum dari partikel dapat digunakan
untuk mewakili data dan struktur data, dan bahwa mekanika kuantum dapat
digunakan untuk melakukan operasi dengan data ini. Dalam hal ini untuk
mengembangkan komputer dengan sistem kuantum diperlukan suatu logika baru yang
sesuai dengan prinsip kuantum.
Komputasi pada dasarnya dapat
didefinisikan sebagai pengolahan sistematis dari simbol tertentu (input)
menjadi simbol lainnnya (output). Simbol di sini adalah obyek fisis, dan komputasi
adalah proses fisis yang dilakukan oleh piranti fisis yang disebut komputer.
Jika kita menginterpretasikan setiap keadaan fisis sebagai sebuah simbol, maka
pada dasarnya setiap proses fisis dapat dianggap sebagai proses komputasi.
Jelaslah bahwa informasi bersifat fisis dan karenanya teori komputasi harus
mengacu pada hukum dasar fisika.
Teori informasi klasik sebagaimana
dirumuskan oleh Turing, Church, Post, Neumann, dan Godel, yang direalisasikan
dalam bentuk komputer digital sekarang ini, awalnya adalah teori matematika
abstrak yang sama sekali tidak mengacu pada hukum fisika. Dan gagasan klasik
ini tentulah membutuhkan tinjauan ulang dalam sudut pandang hukum fisika,
khususnya dalam sudut pandang teori kuantum. Misalnya, dalam fenomena kuantum terdapat
proses acak murni, misalnya peluruhan radioaktif, yang tidak terdapat dalam
fisika klasik. Selanjutnya, dalam fisika klasik terdapat pasangan besaran yang
tidak dapat secara bersamaan memiliki nilai pasti (prinsip ketidakpastian),
misalnya jika A dan B adalah pasangan besaran yang memenuhi prinsip
ketidakpastian, maka pengukuran A akan mempengaruhi hasil dari pengukuran B.
Tindakan memperoleh informasi dari sebuah sistem akan mengganggu keadaan sistem
tersebut. Juga keadaan kuantum memenuhi prinsisp superposisi, yaitu bahwa jika
sebuah sistem bisa berada dalam keadaan |a> atau |b>, maka sistem itu
juga bisa berada dalam kombinasi keduanya.
ScienceDaily.com (19 Oktober 2012) -
Dalam sebuah langkah kunci menuju penciptaan sebuah komputer kuantum bekerja,
peneliti Princeton telah mengembangkan sebuah metode yang memungkinkan transfer
cepat dan dapat diandalkan informasi kuantum seluruh perangkat komputasi.
Sebuah sirkuit menggunakan gelombang
mikro untuk membaca keadaan kuantum dari elektron, rute berpotensi scalable
untuk mengembangkan sebuah komputer kuantum. (Kredit: Jason Petta /
Princeton University)
Jason Petta
Temuan, oleh tim yang dipimpin oleh
fisikawan Princeton Jason Petta, akhirnya bisa memungkinkan para insinyur untuk
membangun komputer kuantum yang terdiri dari jutaan bit kuantum, atau
qubit. Sejauh ini, para peneliti kuantum hanya mampu memanipulasi sejumlah
kecil qubit, tidak cukup untuk mesin praktis. Dalam seluruh permainan pada saat
ini dalam komputasi kuantum sedang mencoba untuk membangun sebuah sistem yang
lebih besar," kata Andrew Houck, asisten profesor teknik listrik yang
merupakan bagian dari tim peneliti.
Untuk melakukan transfer, tim Petta
yang menggunakan aliran foton microwave untuk menganalisis sepasang elektron
terjebak dalam kandang kecil yang disebut kuantum dot. The "spin
state" dari elektron - informasi tentang bagaimana mereka berputar -
berfungsi sebagai qubit, sebuah unit dasar informasi. Aliran microwave
memungkinkan para ilmuwan untuk membaca informasi tersebut. Kami menciptakan
sebuah rongga dengan cermin di kedua ujungnya - tetapi mereka tidak
mencerminkan cahaya tampak, mereka mencerminkan radiasi gelombang mikro,"
kata Petta. Kemudian kami mengirim microwave di salah satu ujungnya, dan kami
melihat gelombang mikro ketika mereka keluar ujung Gelombang mikro dipengaruhi
oleh negara spin dari elektron dalam rongga,. Dan kita dapat membaca perubahan
itu.
Dalam arti biasa, jarak yang terlibat
sangat kecil, seluruh aparat mengoperasikan lebih sedikit lebih dari satu
sentimeter.Tapi pada skala subatomik, mereka yang luas. Hal ini seperti
mengkoordinasikan gerakan dari atas berputar di bulan dengan yang lain di
permukaan bumi.
"Ini hal yang paling
menakjubkan," kata Jake Taylor, seorang fisikawan di Institut Nasional
Standar dan Teknologi dan Bersama Quantum Institute di University of Maryland,
yang bekerja pada proyek dengan tim Princeton. "Anda memiliki sebuah
elektron tunggal hampir sepenuhnya mengubah sifat dari sistem inci panjang
listrik."
Selama bertahun-tahun, tim ilmuwan
telah mengejar ide untuk menggunakan mekanika kuantum untuk membangun sebuah
mesin baru yang akan merevolusi komputasi. Tujuannya bukan membangun
komputer yang lebih cepat atau lebih kuat, tetapi untuk membangun satu yang
mendekati masalah dengan cara yang sama sekali berbeda.
Standar komputer menyimpan informasi
sebagai klasik "bit," yang dapat mengambil nilai 0 atau
1. Bit-bit memungkinkan programmer untuk membuat instruksi yang kompleks
yang merupakan dasar untuk daya komputasi modern. Sejak Alan Turing
mengambil langkah pertama menuju menciptakan komputer di Princeton pada tahun
1936, insinyur telah menciptakan mesin jauh lebih kuat dan kompleks, namun
sistem biner dasar tetap tidak berubah.
Kekuatan dari sebuah komputer kuantum
berasal dari aturan aneh mekanika kuantum, yang menggambarkan semesta partikel
subatom. Mekanika kuantum mengatakan bahwa sebuah elektron dapat berputar
dalam satu arah, mewakili 1, atau di arah lain, 0. Tetapi juga bisa dalam
sesuatu yang disebut "superposisi" mewakili semua negara antara 1 dan
0.Jika para ilmuwan dan insinyur dapat membangun sebuah mesin bekerja yang
mengambil keuntungan dari hal ini, mereka akan membuka seluruhnya bidang baru
komputasi.
"Inti dari sebuah komputer
kuantum bukanlah bahwa mereka bisa melakukan apa yang komputer biasa dapat
dilakukan tetapi lebih cepat, bukan itu yang mereka," kata
Houck."Komputer kuantum akan memungkinkan kita untuk mendekati masalah
berbeda Ini akan memungkinkan kita untuk memecahkan masalah yang tidak dapat
diselesaikan dengan komputer biasa.."
Matematikawan masih bekerja pada
kemungkinan untuk menggunakan sistem kuantum, tetapi mesin dapat memungkinkan
mereka untuk menyelesaikan tugas-tugas seperti nomor anjak saat unfactorable,
melanggar kode atau memprediksi perilaku molekul.
Salah satu tantangan yang dihadapi
para ilmuwan adalah bahwa spin elektron, atau partikel kuantum lainnya, yang
sangat halus. Setiap pengaruh luar, apakah seuntai magnet atau sekilas
cahaya, mendestabilkan spin elektron 'dan memperkenalkan kesalahan.
Selama bertahun-tahun, para ilmuwan
telah mengembangkan teknik untuk mengamati negara spin tanpa mengganggu mereka. (Tahun
ini Hadiah Nobel dalam fisika dihormati dua ilmuwan yang pertama kali
menunjukkan pengamatan langsung dari partikel kuantum.) Tapi menganalisis
sejumlah kecil berputar tidak cukup, jutaan akan diminta untuk membuat prosesor
kuantum yang nyata.
Untuk mendekati masalah, tim Petta
gabungan teknik dari dua cabang ilmu: dari ilmu material, mereka menggunakan
struktur yang disebut kuantum dot untuk menyimpan dan menganalisis spin
elektron ', dan dari optik, mereka mengadopsi saluran microwave untuk mentransfer
informasi berputar dari dot.
Untuk membuat titik-titik kuantum,
tim terisolasi sepasang elektron pada bagian kecil dari bahan yang disebut
"semikonduktor nanowire." Pada dasarnya, itu berarti kawat yang
sangat tipis sehingga dapat menahan elektron seperti gelembung soda di
sedotan. Mereka kemudian menciptakan kecil "kandang" di
sepanjang kawat. Kandang yang mengatur sehingga elektron akan menetap
menjadi kandang tertentu tergantung pada tingkat energi mereka.
Ini adalah bagaimana tim membaca
keadaan spin: spin elektron yang sama akan menolak, sedangkan spin yang berbeda
akan menarik. Jadi tim memanipulasi elektron ke tingkat energi tertentu
dan kemudian membaca posisi mereka.Jika mereka berada di kandang yang sama,
mereka berputar berbeda, jika mereka berada di kandang yang berbeda, berputar
adalah sama.
Langkah kedua adalah untuk
menempatkan ini quantum dot dalam saluran microwave. Hal ini memungkinkan
tim untuk mentransfer informasi tentang keadaan spin pasangan itu - qubit.
Petta mengatakan langkah berikutnya
adalah untuk meningkatkan keandalan dari setup untuk pasangan elektron
tunggal. Setelah itu, tim berencana untuk menambah titik lebih kuantum
untuk menciptakan qubit lebih. Anggota tim optimis.Ada tampaknya tidak ada
masalah dapat diatasi pada saat ini, tetapi, seperti dengan sistem apapun,
meningkatnya kompleksitas dapat menyebabkan kesulitan tak terduga.
"Metode yang kami gunakan di
sini adalah terukur, dan kami ingin menggunakannya dalam sistem yang lebih
besar," kata Petta. "Tapi untuk memanfaatkan skala, perlu
bekerja sedikit lebih baik Langkah pertama adalah membuat cermin baik bagi
rongga microwave.
0 komentar:
Posting Komentar