KOMPUTER KUANTUM

Komputer dewasa ini dengan semuakeajaibannya,bekerja dengan prinsip dasar yang sama seperti perangkat mekanik yang dimimpikan oleh Charles Babbage pada abad ke-19 dan yang kemudian diformalkan oleh Alan Turing: Satu keadan yang stabildari mesin merepresentasikan satu bilangan. Bahkan model komputasi yang tampaknya tidak standar, seperti yang didasarkan pada DNA, berbagi prinsip dasar ini. Namun fisikawan telah menunjukkan bahwa hukum-hukum yang menjelaskan alam bukan hanyahukumsederhana dari mekanika klasik. Hukum tersebut adalah hukum-hukum fisika kuantum, dan hukum-hukum ini mengajak kita untuk berpikir secara berbeda tentang komputasi. Prinsip-prinsip komputasi yang telah memandu kita dengan baik sampai sekarang berasal dari fisikaklasik dan dengan demikian, kita dapat pastikan,hanya sebagian sajayang benar.

Baru-baru ini, fisikawan dan ilmuwan computer telah menyadari bahwa tidakhanya ide-ide tentang komputasi yang menyisakan prinsip-prinsip yanghanyasebagian akurat, tetapi mereka juga kehilangan seluruh kelas komputasi. Fisika kuantum menawarkan metode yang kuat dari pengkodean sampai manipulasi informasi yang tidak mungkin dapat dilakukan dalam kerangkaklasik.

Aplikasipotensial dari metode pengolahan informasi kuantum meliputi distribusi kunci amanyang dapat dibuktikan untuk kriptografi, Pemfaktoran bilangan bulat cepat dan simulasi kuantum.

Teoriinformasi danteori kuantumadalahdi antara revolusi konseptual yangpaling signifikan abad ke-20. Pemahaman akan teori-teori ini menyebabkan kemajuan besar teknologi abad ini. Pada abad ke-21 ini, kita berharap dapat melihat teori-teori ini bersatu untuk membentuk sebuah kekuatan yang lebih kuat untuk kemajuan: teori kuantum informasi. Para ilmuwan memprediksi bahwa sekitar 2030 ada kemungkinan computer sudah tidak memiliki transistor dan chip. Bayangkan sebuah komputer yang jauh lebih cepat daripada computer silicon umum klasik saat ini. Komputer tersebut boleh jadi adalah sebuah computer kuantum. Secara teoritis komputer kuantum dapat beroperasi tanpa konsumsi energi yang besar dan miliar kali lebih cepat dari komputer saat ini. Para ilmuwan sudahberpikir dan memandang bahwa sebuah computer kuantum sebagai generasi berikutnya dari computer klasik.

Gershenfeld mengatakan bahwa jika pembuatan transistor lebih kecil dan lebih kecillagi dilanjutkan dengan tingkat yangsamasepertiditahun-tahunterakhir, maka sekitar tahun 2020, lebar kawat dalam sebuah chip computer akan menjadi tidaklebihdariukuranatomtunggal.Dalamukuranskalaatomikinihukum fisika klasiktidak lagi berlaku. Komputer yang dirancang dengan teknologi chipsaatinitidakakan terus didapatkan lebih murah dan lebih baik. Karena kekuatannya yang besar,komputerkuantummerupakanlangkahberikutnyayangmenarikdalam teknologikomputer(Manay,1998,hal.5).Teknologi komputer kuantum juga sangat berbeda. Untuk operasi, komputerkuantum menggunakan bit kuantum (qubit). Qubit memiliki sifat kuartener. Hukummekanika kuantum sangat berbeda dengan hukum-hukum fisika klasik.Qubitdapateksis tidak hanya pada keadaan-keadaan yang sesuai dengan nilai-nilai logika 0 atau1sepertidalamkasussebuahbitklasik,tetapijugadalamkeadaansuperposisi.Qubitadalahsebuahbitinformasiyangdapatmenjadi0dan1secara bersamaan(keadaansuperposisi).Dengandemikian,sebuahkomputeryanglebih banyakberoperasidengansebuahqubitdaripada dengan bit standar dapat melakukanperhitungan dengan menggunakan kedua nilai secara bersamaan. Sebuah Qubyte,terdiri dari delapan qubit dan dapat memiliki semua nilai dari 0 sampai 255 secarabersamaan. "Sistemmulti-qubytememilikikekuatan melebihiapapunyangmungkindengankomputerklasik"(QuantumKomputer&HukumMoore,hal.1).Empat puluh qubit dapat memiliki kekuatan yang sama dengan superkomputermodern. Menurut Chuang superkomputer membutuhkan sekitar satu bulan untukmenemukan sebuah nomor telepon dari database yang terdiri dari buku telepondunia,sedangkansebuahkomputerkuantumdapatmenyelesaikantugasinidalam27menit.Massachusetts Institute of Technology, Oxford University, IBM andLosAlamosNational Laboratory adalah sebuah contoh-contoh institusi paling sukses dalampengembangancomputerkuantum(West,2000,&7).Pada tahun 1982 R.P. Feynman menyajikan sebuah ide yang menarikyaitubagaimana sistem kuantum dapat digunakan untuk penalaran komputasi. Dia jugamemberikan penjelasan bagaimana efek fisika kuantum dapat disimulasikan olehkomputer kuantum tersebut. Hal tersebut merupakan ide yang sangat menarik yangdapat digunakan untuk penelitian efek kuantum masa depan. Setiap percobaan yangmenyelidiki efek dan hukum fisika kuantum adalah rumit dan mahal. KomputerKuantum akan menjadi sebuah sistem yang mampu melakukan percobaan tersebutsecara permanen. Kemudian pada akhir tahun 1985, terbukti bahwakomputerkuantumakanjauhlebihkuat(powerful)daripadakomputerklasik(West,2000,hal.3).Teknologi komputer merupakan salah satu teknologi yang paling cepat mengalami perkembangan dan kemajuan. Komputer-komputer yang ada saat inisudah mencapai kemampuan yang sangat mengagumkan. Tetapi kedahsyatankomputer tercanggih yang ada saat ini pun masih belum bisa memuaskankeinginan manusia yang bermimpi untuk membuat sebuah Supercomputer yangbenar-benar memiliki kecepatan super. Komputer yang nantinya layak untukbenar-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 orangpertama yang mengaplikasikan teori fisika kuantum pada dunia komputer di tahun1981. 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 chipkecil yang tersusun dari banyak transistor. Microprocessor biasanya lebih dikenaldengan istilah Central Processing Unit (CPU) dan merupakan jantungnyakomputer. Microprocessor yang pertama adalah Intel 4004 yang diperkenalkanpada tahun 1971. Komputer pertama ini cuma bisa melakukan perhitunganpenjumlahan dan pengurangan saja. Memory komputer menggunakan sistembinary atau sistem angka basis 2 (0 dan 1) yang dikenal sebagai BIT (singkatandari Binary digIT). Konversi dari angka desimal yang biasa kita gunakan (angkaberbasis 10 yang memiliki nilai 0 sampai 9) adalah sebagai berikut: 0 = 01 = 12 = 10 3 = 11 4 = 100 5 = 1016 = 1107 = 111 8 = 1000 9 = 1001 10 = 101011 = 101112 = 110013 = 1101 14 = 111015 = 111116 = 1000017 = 10001 Kalau kita ingin menghitung angka apa yang dilambangkan oleh 101001caranya sebagai berikut (menggunakan sistem 2):(1 x 25) + (0 x 24) + (1 x 23) + (0 x 22n) + (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 100001Sistem inilah yang selama ini kita gunakan saat kita mengolah informasi menggunakan komputer. Quantum Computer atau komputer kuantummemanfaatkan fenomena aneh yang disebut sebagai superposisi. Dalammekanika kuantum, suatu partikel bisa berada dalam dua keadaan sekaligus. Inilahyang disebut keadaan superposisi. Dalam komputer kuantum, selain 0 dan 1dikenal pula superposisi dari keduanya. Ini berarti keadaannya bisa berupa 0 dan1, bukan hanya 0 atau 1 seperti di komputer digital biasa. Komputer kuantumtidak menggunakan Bits tetapi QUBITS (Quantum Bits). Karena kemampuannyauntuk berada di bermacam keadaan (multiple states), komputer kuantum memilikipotensi untuk melaksanakan berbagai perhitungan secara simultan sehingga jauhlebih cepat dari komputer digital. Komputer kuantum menggunakan partikel yang bisa berada dalam duakeadaan sekaligus, misalnya atom-atom yang pada saat yang sama berada dalamkeadaan tereksitasi dan tidak tereksitasi, atau foton (partikel cahaya) yang beradadi dua tempat berbeda pada saat bersamaan. Apa maksudnya ini? Atom memiliki konfigurasi spin. Spin atom bisa ke atas (up), bisa pula kebawah (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 memaksaatom untuk memilih salah satu dari kedua kemungkinan itu. Ini berarti sesudahkita 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 superposisiterjadi pada saat proses perhitungan sedang berlangsung. Sistem perhitungan padakomputer kuantum ini berbeda dengan komputer digital. Komputer digitalmelakukan perhitungan secara linier, sedangkan komputer kuantum melakukansemua perhitungan secara bersamaan (karena ada multiple states semuaperhitungan 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 pengukuranqubit ini menghentikan proses perhitungan dan memaksa sistem untuk memilihsalah satu dari semua kemungkinan jawaban yang ada. Dengan sistem paralelisme perhitungan ini, kita bisa membayangkanbetapa cepatnya komputer kuantum. Komputer digital yang paling canggih saat ini(setara dengan komputer kuantum 40 qubit) memiliki kemampuan untukmengolah semua data dalam buku telepon di seluruh dunia (untuk menemukansatu nomor telepon tertentu) dalam waktu satu bulan. Jika menggunakan komputerkuantum proses ini hanya memerlukan waktu 27 menit! Ada satu fenomena aneh lain dari mekanika kuantum yang jugadimanfaatkan dalam teknologi komputer kuantum: Entanglement. Jika dua atommendapatkan gaya tertentu (outside force) kedua atom tersebut bisa masuk padakeadaan entangled. Atom-atom yang saling terhubungkan dalam entanglementini akan tetap terhubungkan walaupun jaraknya berjauhan. Analoginya adalahatom-atom tersebut seperti sepasang manusia yang punya telepati. Jika yang satudicubit, maka pasangannya (di mana pun ia berada) akan merasa sakit. Perlakuanterhadap salah satu atom mempengaruhi keadaan atom pasangannya. Jika yangsatu 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 bisamencapai kecepatan yang begitu luar biasa karena informasi dari satu tempat ketempat lain dapat ditransfer secara instant. Begitu cepatnya sehingga terlihatseakan-akan mengalahkan kecepatan cahaya! Saat ini perkembangan teknologi sudah menghasilkan komputer kuantumsampai 7 qubit, tetapi menurut penelitian dan analisa yang ada, dalam beberapatahun mendatang teknologi komputer kuantum bisa mencapai 100 qubit. Kita bisamembayangkan betapa cepatnya komputer masa depan nanti. Semua perhitunganyang biasanya butuh waktu berbulan-bulan, bertahun-tahun, bahkan berabad-abadpada 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 lagitersusun dari transistor-transistor mini seperti sekarang, Komputer kuantum tidaklagi memerlukan chip komputer yang semakin lama semakin padat karenasemakin berlipatgandanya jumlah transistor yang dibutuhkan untuk meningkatkankinerja komputer. Komputer masa depan justru dipenuhi oleh cairan organiksebagai jantungnya. Cairan organik ini mengandung atom-atom/partikel-partikelyang bisa berada dalam keadaan superposisi tersebut. Ini berarti, kita benar-benarmemanfaatkan zat organik alami untuk menjadi kalkulator canggih karenaternyata cairan organik dari alam memiliki bakat berhitung! PerbedaanUtamaAntaraKomputerKuantumdanKlasikMemori komputer klasik merupakan string dari 0s dan 1s, dan ia mampumelakukan perhitungan hanya pada sekumpulan bilangan secara simultan. Memorikomputer kuantum merupakan sebuah keadaan kuantum yang mrupakansuperposisi dari bilangan-bilangan yang berbeda. Sebuah komputer kuantum dapatmelakukan perhitungan klasik reversible secara bebas pada semuabilangansecarabersamaan. Pelaksanaan sebuah komputasi pada bilangan yang berbeda pada saatyangsamadankemudianpenginterferesiansemuahasiluntukmendapatkan satujawaban,menjadikansebuahkomputerkuantumjauhlebihkuatdaripada komputerklasik(West,2000).Sepanjang sejarah komputasi, bit tetap merupakan unit komputasi dasarinformasi. Mekanika kuantum memungkinkan pengkodean informasi dalam bitkuantum(qubit). Tidak seperti bit klasik, yang hanyabisa menyimpannilai tunggal -baik0atau1-qubitdapatmenyimpanbaik0dan1padasaatyangsama.Selanjutnya,register kuantum 64 qubit dapat menyimpan nilai 2 sekaligus. Komputer Kuantumdapatmelakukanperhitunganpadasemuanilai-nilaiinipadasaatyangsama.Namun,penggalian hasil dari perhitungan paralel masif telah terbukti sulit, membatasijumlah aplikasi yang telah menunjukkan peningkatan kecepatan yang signifikandibandingkankomputasiklasik.Paralelismeklasikjugadapatmeningkatkan jumlahnilai yang ditangani secara bersamaan, tapi lama sebelum mencapai jumlahparalelismeyangdicapaiolehsebuahkomputerkuantum,sebuahsistem klasikkehabisanruang. Untuk sistemklasik, jumlah paralelismemeningkat dalam proporsilangsungdenganukuransistem;untuksistemkuantum,paralelisme meningkatsecaraeksponensialdenganukuran,sepertidigambarkanpadaGambar1.64Gambar1.Parallelimeklasikvskuantu,:Untukmencapaiderajat parallelisme yang sama seperti (a)300prosessorkuantum(n=300),kitamemerlukan(b)2300prosessorklasik.Karena2lebihbanyakdarijumlahpartikeldialamsemesta,dapatdikatakanbahwakomputasikuantumjelasmemungkinkanpeningkatanparallelismesecaraastronomi.Sistem kuantum dapat beroperasi pada keadaan terbelit. Belitan adalah istilahyangdigunakandalamteorikuantumuntukmenggambarkancarabahwa partikelenergi/materi dapat menjadi berkorelasi, diduga dan diprediksi berinteraksi satusama lain terlepas dari seberapa jauh mereka berada. Keadaan ini tidak memilikianalogi klasiknya. Keadaan terbelit, seperti pasangan EPR yang akan kita bahassegera, bertanggung jawab atas sebagian besar pencapaian paralelisme sistemkuantum. Dengan demikian, komputasi yang memanfaatkan paralelisme kuantumsering disebut pengolahan informasi belitan yang disempurnakan(entanglementenhancedinformationprocessing).300Setiapupayauntukmengekstrakinformasidarisebuahkeadaanmemerlukanpengukuran. Sayangnya, dalam komputasi kuantum, pengukuran apapunmengganggu keadaan, sehingga menghancurkan paralelisme kuantum. Padadasarnya,kitadapatmengajukansatu, danhanya satu, pertanyaantentanghasilyangdihasilkanolehparalelismekuantumsebelummelakukankomputasiulang.Selainitu,jenis pertanyaan terbatasi dan merupakan subyek penelitian yangaktif.PeterShor(Shor, 1997, hal.1.484) menemukan pertanyaan tunggal terkait masalahpemfaktoran, namun para peneliti telah menemukan pertanyaan yang demikianhanyauntukbeberapamasalah. Untuk pemfaktoran, paralelisme kuantum memberikan peningkatan kecepatansangatbesarsehinggatidakmungkindijadikanmenjadikomputasipraktis.Komputerkuantumjuga secaraeksponensiallebihbaikdarikomputerklasik pada perhitungansifat-sifatsistemkuantum.Perhitungantersebuttampaknyahanyamenjadiperhatiansekelompokfisikawan, tetapi sebenarnyamerekaakanberdampakluasbagiindustri.Misalnya, fisika kuantum sangat penting untuk pembuatan perangkat yang semakinkecil atau kompleks, dan ia secara langsung mendasari kimia. Misalkan kita inginmemfabrikasi secara mikro perangkat nano yang presisi tinggi dan rumit. Kita perlumemahamisejumlahefekkuantumdalammerancangperangkattersebut, danwaktuyang dihabiskan untuk sebuah komputer kuantum untuk mendapatkan pemahamanini akan sangat berharga. Atau dalambidang farmasi. Di antara molekul biologi yangdikendalikan oleh evolusi, kita dapat berharap untuk menemukan beberapa yangmemanfaatkan efek kuantum yang secara komputasi klasik akan sulit diungkapkan.Sekalilagi,disiniwaktukomputerkuantumakansangatpenting.Kenyataan bahwa pengukuran mengganggu keadaan kuantum ternyata menjadimanfaatdalamsituasilain.Misalkankitainginberkomunikasisecararahasia.Jikakitamenggunakan bit kuantum, mata-mata tidak dapat memperoleh apapuntanpamengganggunya, sebuah gangguan akan tercatat atau terdeteksi. Bahkan,daninimenggambarkan bagaimana fisika kuantum, satu-satunya jenis pesan yang kita tahubagaimana berbaginya dengan cara kuantum yang aman ini merupakan string bityang benar-benar acak !. Akan tetapi, seperti kita ketahui, string acak merupakankunci sempurna yang menjadi dasar skema kriptografi standar (klasik). Denganmemanfaatkan sistem komunikasiyangmemilikitransmisikuncidijamin olehhukumalam, pemegangrekeningbankdankomandanmiliter nantinya tak perlu lagimemilikiperasaantidakaman.

FISIKAKUANTUMFisika kuantum adalah deskripsi prinsip-prinsip yang mendasari segala sesuatuyang bersifat fisik ("hukum alam") sebagaimana pemahaman para ilmuwan saat ini.Tetapikonsepkuantumsepertibelitandanmasalahpengukurantidakadaanaloginyadalamkehidupansehari-hari,danhalinisulitdipahami.Untukabad yang lalu,fisikawantelahseringmelakukandebatintensdanbelummemperolehjawabanyangmemuaskantentangbagaimanamenafsirkanbeberapaaspekmekanikakuantum,dandebatiniterusberlangsungsampaisaatini.Namundemikian,secara matematisteorifisikakuantuminisepenuhnyadipahamidansangatsukses,dandari semua teorifisika,fisikakuantummembuatprediksiyangpalingtepat.Pemahamanrinci tentangcara kerja alam ini telah memungkinkan pengembangan berbagai macam aplikasi,termasuktransistor, laser, danteknik pencitraanmedis.Dengan demikian,fenomenakuantum,meskipundalambeberapahalsulitdijelaskan,dapatdimanfaat danberguna.QubitsDalam sebuah percobaan yang terkenal, cahaya dari satu sumber melewati duacelah, menciptakan sebuah pola interferensi pada layar. Bahkan ketika sumbercahayahanyamemancarkansatufotonpadasuatuwaktu,polainterferensi muncul.Standar teori kuantum mendalilkan bahwa setiap foton bergerak pada kedua jalur(path) sekaligus. Dengan demikian, partikel dapat berada di dua tempat pada saatyang sama. Dalam situasi tersebut, kita mengatakan bahwa posisipartikelberadadalamsuperposisidariduakeadaan.Duajalurperjalananpartikeldapatmewakiliduakeadaandarisebuahbit,0dan1.Dalam mekanika kuantum, apabila sistem memiliki dua atau lebih peluang yangmemungkinkan, ia dapat menjelajahi mereka secara bersamaan. Setiap sistem duakeadaan,sepertijalurfoton,dapat mewakili qubit. Dalam komputer kuantum, kitamalah mungkin menggunakan dua orbit elektron dalam atom untuk mewakili qubit.Atom bisa eksis dalam superposisi dari 0 dan 1, mirip seperti lonceng yang dipukuldapatbergetarpadaduafrekuensiyangberbedasecarabersamaan.ParalelismeKuantumKomputerkuantumberoperasi padakeduanilai yangdisimpanpadasetiapqubitpadawaktusama.Selainitu,n qubits, masing-masing superposisi dari 0 dan 1,mengkodekan 2nilai,dankomputerkuantumdapatmenghitungpadaseluruhnilaiini sekaligus. Paralelisme yang besar ini, fungsi eksponen dari jumlah partikel yangdigunakan dalam komputasi, disebut paralelisme kuantum. Setiap rangkaian klasikmemiliki rangkaian kuantum yang sesuai (Deutsch, 1985, hal.97).Jadisebuahkomputer kuantum dapat melakukan perhitungan pada semua nilai dalam waktuhampirsamayangdibutuhkanolehkomputerbiasauntukmelakukan perhitunganpadanilaitunggal.nPartikelTerbelitPada inti paralelisme kuantum terdapat kenyataan bahwa superposisi kuantummulti-partikel mengakui beberapa korelasi aneh (strange) tanpa analogi klasiknya.Untuk mendapatkan ide dari korelasi ini, bayangkan bahwa Alice dan Bobmasing-masing diberi uang logam (yang akan kita anggap berperilaku sepertipartikel). Ketika Alice dan Bob bermain dengan koin mereka masing-masing,koin-kointampakberperilakunormal;khusus,pelemparanuanglogammasing-masingmemberikanhasil acaksempurna.Namun,kitasegeramelihatbahwasetiap kali koin Alice menujukan bagian kepala, begitu juga Bob, dan sebaliknya.Tidakadacarakomunikasiyangmungkindiantarakoin.Sihir?Tidak,itulahmekanikakuantum(lihatGambar2).Gambar2.Korelasikuantumaneh(Strange):KetikaAlicedanBobbermaindengankoinnyamasing,kointampaknyaberperilakunormal,pelemparansetiapkoinmemberikan hasil acak sempurna. Akantetapi,kitaakansegeramendapatkanbahwasetiapkalikoinAlice muncul kepala, demikian juga koinBob, dan sebaliknya. Karena tidak ada komunikasi yang mungkian antar koin, tentunya kita dapatberanggaphaltersebutadalahsulapmagic,bukan?Bukan,itulahmekanikakuantum.Meskipun fisikawan belum melihat korelasi demikian diantara objek besar yangterpisah, termasuk koin, mereka telah menemukan korelasi demikian diantara atomsecara individu. Kita menyebut objek berkorelasi dengan cara ini kuantum mekanisbelitan (quantum mechanically entangled). Pasangan obyek yang menunjukkankorelasi seperti itu disebut pasangan EPR (singkatan Einstein, Podolsky, dan Rosen,yang pertama kali membahasnya). Keadaan kuantum yang paling mungkinvmengandung korelasi kuantum, dan fakta ini bertanggung jawab atas sifat eksponensialparalelismekuantum dan keberhasilankuantum algoritma. Hal tersebut merupakan pengamatan Richard Feynman yang menyatakan bahwa komputerklasik tidak dapat secara efisien mensimulasikan beberapa jenis belitan yang dipromosikan sebagai langkah awal ketertarikan pada komputasi kuantum(Feynmen,1996,hal.185).MasalahPengukuranPengaksesan hasil yang diperoleh dari paralelisme kuantum memerlukan pengukuran keadaan akhir dari qubits. Setiap instrumen pengukuran mencatat hasiltunggal,meskipunkomputerkuantumdapatmenyimpansuperposisi, kemungkinansangat besar, dari nilai-nilai yang berbeda. Alam menyelesaikan paradoks ini dengan menghancurkan nilai-nilai lain dalam superposisi setiap kali pengukuran dilakukan,mengubah keadaan dari superposisi yang mungkin kompleks ke keadaan sederhana yangterdiridari nilaitunggalterbaca.Untukkomputasikuantum, kesulitan dalam mengakses nilai-nilai ini adalah satu keterbatasan yang sulit, membutuhkan teknik pemrograman yang sangat tidak konvensional untuk menyiasati masalah, sepertiyangdilakukanPeterShordanLovGrover(Shor,1997.hal. 1.484;Gorver,1996,hal.212).

POTENSIDANKEKUATANKOMPUTASIKUANTUMKomputer kuantum dengan 500 qubit menghasilkan 2 keadaan superposisi.Setiap keadaan akan setara secara klasik dengan sebuah daftar tunggal dari 500 0sdan 1s. Komputer yang demikian dapat beroperasi pada 250 keadaan secarasimultan (bersamaan). Pada akhirnya, pengamatan sistem akan menyebabkan runtuhmenjadisebuahkeadaankuantumtunggal yang sesaudengansebuahjawaban tunggal, sebuah daftar tunggal dari 500 0s dan 1s, sebagaimana ditetapkan olehaksioma pengukuran dari mekanika kuantum. Komputer jenis ini setara dengankomputerklasikyangmemilikiprosesorkira10150500(West,2000,p.3).HukumMooreKomputerKuantumMenurutHukumMoore,jumlahtransistordarisebuahmikroprosesorbertambahduakalilipatsetiap18bulan.Menurutevolusitersebutjikaterdapat komputerklasik di tahun 2020, maka ia akan beroperasi pada kecepatan CPU 40 GHz dengan160MbRAM.JikakitamenggunakananalogihukumMooreuntukkomputerkuantum,jumlah bit kuantum akan menjadi dua kali lipat dalam setiap 18 bulan. Tetapipenambahan hanya satu qubit sudah cukup untuk meningkatkan kecepatan dua kalilipat. Jadi,kecepatankuantumkomputerakanmeningkat lebihdari sekedar dua kalilipatitu(QuantumKomputer&HukumMoore,1).

PERMASALAHANDALAMPRODUKSIKOMPUTERKUANTUMSetiap jenis pengukuran parameter keadaan kuantum memperhitungkan prosesinteraksi dengan lingkungan (dengan partikel lain - partikel cahaya misalnya), yangmenyebabkan terjadinya perubahan beberapa parameter keadaan kuantum.Pengukuran keadaan kuantum superposisi akan meruntuhkan menjadi keadaanklasik. Kondisi ini disebutdekoherensi. Dekoherensi ini adalahkendalautamadalamproses produksi dari sebuah komputer kuantum. Jika masalah dekoherensi tidakdapat diselesaikan, sebuah komputer kuantum tidak akan menjadi lebih baikdibandingkankomputerklasik(Daniel,1999).Untuk membangun komputer kuantum yang kuat, banyak operasi harusdilakukan sebelum koherensi kuantum hilang. Hal ini dapat menjadi mustahil,membangun kuantum komputer yang akan melakukan perhitungan sebelumdekoherensi. Tapi jika kita membangun kuantum komputer, di manajumlahkesalahan cukup rendah, maka hal itu dimungkinkan dengan menggunakanerror-correcting codeuntukmencegahkehilangandatabahkanketikaqubitdicomputer ber-dekoherensi. Terdapat banyak error-correcting codes. Salah satuerror-correcting codes klasik yang paling sederhana adalah repetition code. 0dikodekan sebagai 000 dan 1 sebagai 111. Kemudian jika hanya satubitmembalik,kita akan memperoleh sebuah keadaan misalnya 011 yang dapat dikoreksi menjadikeadaan semulanya 111. Tanda-tanda keadaan dalam superposisi kuantum jugapenting, tetapi kesalahan tanda juga dapat diperbaiki. Bahkan sudah tersedia teoritentangerror-correctingcodeskuantum(Daniel,1999,p.1).Masalah lain adalah perangkat keras untuk komputer kuantum. TeknologiNuclear Magnetic Resonance (NMR) adalah teknologi paling populer saat ini, karenabeberapapercobaannya telah sukses. MITdan Los AlamosNational Laboratorytelahdibangun sebuah kuantum komputer sederhana dengan menggunakan teknologiNMR. Beberapa desain lain didasarkan pada perangkap ion (ion trape) danelektrodinamikakuantum(QED).Semuametodeinimemilikiketerbatasansignifikan.Tidakadayangtahuakanseperti apaarsitektur perangkat keras komputer kuantumdimasadepan.(West,2000,hal.6)

MANFAAT-MANFAATKOMPUTERKUANTUMDIMASADEPAN1.KriptografidanAlgoritmaPeterShorPada tahun 1994Peter Shor (Bell Laboratories) menemukanalgoritma kuantumpertama yang secara prinsip dapat melakukan faktorisasi yang efisien.Halinimenjadi sebuah aplikasi kompleks yang hanya dapat dilakukan oleh sebuahkomputer kuantum. Pemfakotiran adalah salah satu masalah yang paling pentingdalamkriptografi.Misalnya,keamananRSA(sistemkeamananperbankanelektronik)- kriptografi kunci publik - tergantung pada pemfaktoran dan hal itu akan menjadimasalahyangbesar.Karenabanyakfituryangbermanfaatdarikomputer kuantum,parailmuwanberupayalebihuntukmembangunnya.Apabila,pemecahansegalajenisenkripsi saat ini memerlukan waktu hampir seabad pada komputer yang ada,mungkin hanya memakan waktu beberapa tahun pada komputer kuantum (Maney,1998).2.KecerdasanBuatan(ArtificialIntelligence)Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa computer kuantum akanjauhlebihcepatdankonsekuensinya akanmampu melaksanakan sejumlah besar operasi dalamperiode waktu yang sangat singkat. Di sisi lain, peningkatan kecepatan operasi akanmembantukomputeruntukbelajarlebihcepatmeskipundenganmenggunakansalahsatumetodeyangpalingsederhana,yaitumistakeboundmodelforlearning.3.ManfaatLainKinerja tinggi akan memungkinkan kita untuk mengembangkan algoritmakompresiyangkompleks,pengenalansuaradancitra,simulasimolekular, keacakansesungguhnya(truerandomness) dankomunikasikuantum. Keacakan sangat pentingdalam simulasi. Simulasi Molekular sangat penting untuk pengembangan aplikasisimulasi pada bidang kimia dan biologi. Dengan bantuan komunikasikuantumbaikpengirim maupun penerima akan diberitahukanjikaadapenyusupyang akanmencoba untuk menangkap sinyal. Qubits juga memungkinkan lebih banyakinformasi yang dapat dikomunkasikan per bit. Komputer kuantum menjadikankomunikasilebihaman.

HALANEHTENTANGKOMPUTERKUANTUM"Disisiteori,mekanikakuantummenggalijauhkedaerahyanghampir takterpikirkan. Sebagai contoh, mungkin saja sebuah komputer kuantum mem-pertahankanjumlahtakterbatasjawabanyangtepatbagijumlahtak terbatas alamsemestaparalel.Initerjadibegitusajauntukmemberikanjawabanyangtepattentangalam semesta dimana kita berada padasaatitu."Dibutuhkanbanyak keberanianuntukmenerimahal-halini,"kataCharlesBennettdariIBM,salah satu ilmuwankomputasi kuantum terbaik. "Jika Anda melakukannya, Anda harus percaya padabanyakhalanehlainnya"(Manay,1998).TarianAtomKhloroformBeberapatahunyanglalu,GershenfelddanChuangmembuatkomputerkuantumpertama, berbasis teknologi resonansi magnetik nuklir. Program ini melakukanpencarian sederhana menggunakan algoritma Grover. Dibandingkan dengankomputer klasik, komputer kuantum ini mengambil satu item dari empat hanyadalamsatulangkah,bukanduaatautigalangkahsepertipadakomputerklasik.Hargauntukmembuatkomputer2-qubitpertamaadalahsekitar$1juta.Belitan(Entanglement)dariSistemKuantumMenurutmekanikakuantumkekuatanluaryangbekerjapadaduapartikel darisistemkuantumdapatmenyebabkanmerekamenjaditerbelit.Keadaankuantumdarisistem ini dapat berisi semua posisi spin (momen magnetik internal) dari setiappartikel. Spin total sistem hanya bisa sama untuk nilai diskrittertentudenganprobabilitas yang berbeda. Pengukuranspintotalsistemkuantumtertentumenunjukkan bahwa posisi spin beberapa partikel tidak independen dari yanglainnya.Untuksistemtersebut,ketikaorientasispindarisatu partikel diubahdenganbeberapaalasan,orientasispindaripartikellainakanberubah secara otomatis dancepat.Hukumyangyangtelahdikembangkansejauhinitentangkecepatan cahayatidak taati dalam kasus ini, karena perubahan orientasi spin terjadi segera.Setidaknyaadahipotesisuntukmenggunakanfenomenainidalamkomputasikuantum.Kita telah mengetahui bahwa kecepatan komunikasi dibatasi oleh kecepatancahaya karena tidak ada sesuatupun dapat melakukan perjalanan lebih cepat darikecepatan cahaya. Pertanyaannya adalah bagaimana partikel dari sistem kuantumberkomunikasi ketika mereka mengubah orientasi spinnya dan akibatnya keadaanvektornya. Ilmuwan terkenal menghabiskan banyak waktu membahas masalah ini.Ide Einstein, bahwa beberapa "parameter tersembunyi" yang tidakdiketahuidarisistem kuantum berkontribusi terhadap efek ini, telah ditolak secara teoritis daneksperimental.Hal ini adalah salah satu contoh yang menunjukkan perbedaan antara realitasklasik dan kuantum. Efek sistem kuantum ini dapat menjelaskan banyak aspek alam(misalkan karakteristik kimia dariatomdanmolekul)dantelahdibuktikan melaluioleheksperimen."Secara fakta, teori tentang belitan (entanglement) telah menyebabkan parailmuwan untuk percaya bahwa ada cara untuk mempercepat komputasi. Bahkankomputer saat ini telah mendekati titik di mana kecepatan mereka dibatasi olehseberapacepatelektrondapatbergerakmelaluikabel-kecepatancahaya.Baikdalamkomputer kuantum atau tradisional, belitan (entanglement) bisa memecahkan masalaluyangmembatasi"(Manay,1998).