Dulu pada saat komputer kali pertama diperkenalkan orang tidak akan mengira bahwa suatu saat komputer yang berukuran besar bisa diberada diatas meja dan ditenteng kemana kita pergi. Bahkan generasi palmtop sudah bisa tampil di atas telapak tangan.
Beberapa waktu lalu para ilmuwan di Pusat Penelitian di Almaden telah berhasil menjalankan kalkulasi komputer-kuantum yang paling rumit hingga saat ini. Mereka berhasil membuat seribu triliun molekul yang didesain khusus dalam sebuah tabung menjadi sebuah komputer kuantum 7-qubit yang mampu memecahkan sebuah versi sederhana perhitungan matematika yang merupakan inti dari banyak di antara sistem kriptografis pengamanan data (data security cryptographic system).
Keberhasilan ini memperkuat keyakinan bahwa suatu saat komputer-komputer kuantum akan mampu memecahkan problem yang demikian kompleks yang selama ini tidak mungkin dapat dipecahkan oleh superkomputer-superkomputer yang paling hebat meski dalam tempo jutaan tahun sekalipun.
Dalam edisi jurnal ilmiah Nature yang terbit beberapa waktu lalu, sebuah tim bersama-sama mahasiswa tingkat graduate dari Unversitas Stanford melaporkan demonstrasi pertama dari "Algoritma Shor" sebuah metode yang dikembangkan tahun 1994 oleh ilmuwan AT&T Peter Shor untuk menggunakan komputer kuantum yang futuristis untuk menemukan faktor-faktor dari sebuah bilangan. Bilangan-bilangan yang diperkalikan satu dengan yang lain untuk memperoleh bilangan asli. Saat ini, pemfaktoran (factoring) sebuah bilangan besar masih terlalu sulit bagi komputer konvensional meskipun begitu mudah untuk diverifikasi. Itulah sebabnya pemfaktoran bilangan besar ini banyak digunakan dalam metode kriptografi untuk melindungi data.
Sebuah komputer kuantum mendapatkan kemampuannya dengan memanfaatkan sifat-sifat kuantum tertentu dari atom ataupun nukleus yang memungkinkan mereka bekerja bersama sebagai suatu bit kuantum, atau "qubit", yang berfungsi sebagai prosesor sekaligus sebagai memori pada waktu yang sama. Dengan mengarahkan interaksi-interaksi di antara qubit-qubit, sementara mereka terus diisolasikan dari lingkungan eksternal. Para ilmuwan berhasil membuat sebuah komputer kuantum menjalankan kalkulasi-kalkulasi tertentu, seperti pemfaktoran, dengan kecepatan yang secara eksponensial lebih tinggi dibandingkan komputer konvensional. Bila kita menggunakan komputer konvensional untuk melakukan pemfaktoran bilangan-bilangan besar, setiap penambahan digit akan melipatduakan waktu yang dibutuhkan untuk menemukan faktor-faktornya. Sebaliknya, waktu untuk melakukan pemfaktoran dengan menggunakan komputer kuantum hanya akan bertambah panjang secara konstan bila sebuah digit ditambahkan ke bilangan yang akan difaktorkan tersebut.
Sebagai contoh Algoritma Shor yang paling sederhana adalah menemukan faktor-faktor untuk bilangan 15, di mana membutuhkan sebuah komputer kuantum dengan tujuh qubit. Para ahli kimia mendesain dan menciptakan sebuah molekul yang memiliki tujuh putaran nukleus. Nukleus dari lima atom fluorin dan dua atom karbon yang dapat berinteraksi satu dengan yang lain sebagai qubit, dapat diprogram dengan menggunakan denyut-denyut frekuensi radio dan dapat dideteksi melalui peralatan resonansi magnetis nuklir (nuclear magnetic resonance, atau NMR) yang mirip dengan yang banyak digunakan di rumah-rumah sakit dan laboratorium-laboratorium kimia.
Para ilmuwan IBM mengontrol sebuah tabung kecil (vial) yang berisikan satu miliar-miliar (10 pangkat 18) dari molekul-molekul ini untuk mengeksekusi algoritma Shor dan mengidentifikasikan secara tepat 3 dan 5 sebagai faktor 15. Meskipun jawaban ini mungkin kelihatan sangat sepele, kontrol yang dibutuhkan untuk mengatur tujuh putaran dalam kalkulasi ini menjadikan komputasi kuantum ini komputasi yang paling rumit yang pernah dijalankan hingga saat ini.
Potensi perkomputeran kuantum (quantum computing) demikian besar serta kemajuan-kemajuan yang telah dicapai beberapa waktu terakhir ini sangatlah menggembirakan,. Namun demikian tentu saja kita masih harus menunggu bertahun-tahun lagi sebelum dapat melihat komputer kuantum tersedia secara komersial. Komputer-komputer kuantum berbasis NMR ini masih merupakan eksperimen di laboratorium. Aplikasi-aplikasi perkomputeran kuantum yang pertama mungkin nanti akan berupa co-processor yang fungsinya sangat spesifik, seperti memecahkan soal-soal matematika yang sulit, membuat model sistem-sistem kuantum dan melakukan pencarian yang tidak terstruktur (unstructured searches). Pengolahan kata atau pekerjaan-pekerjaan perkantoran mungkin akan lebih mudah dijalankan oleh komputer PC yang ada saat ini.
Demonstrasi algoritma Shor yang dilakukan IBM juga memperlihatkan manfaat dari eksperimen-eksperimen dengan komputer kuantum, sebuah pendekatan yang dirintis secara sendiri-sendiri di tahun 1990-an oleh Chuang dan Neil Gershenfield di MIT dan oleh David Cory dan rekan-rekan sejawatnya juga di MIT. Eksperimen NMR tersebut merangsang para ilmuan lainnya untuk mengembangkan perangkat-perangkat dasar yang dapat digunakan di banyak komputer-komputer kuantum di masa datang.
Sementara NMR akan terus menjadi sarana penunjang bagi pengembangan perangkat dan teknik-teknik perkomputeran kuantum, mengembangkan dan mensintesiskan molekul-molekul dengan jumlah qubits lebih dari tujuh akan sangat sulit. Oleh sebab itu, percobaan-percobaan baru di IBM dan di tempat-tempat lain tengah diarahkan untuk mengembangkan sistem-sistem perkomputeran kuantum yang dapat dengan lebih mudah ditingkatkan skalanya untuk menangani jumlah qubit yang besar yang dibutuhkan untuk aplikasi-aplikasi praktis. Salah satu pilihan yang potensial saat ini adalah perputaran elektron (electron spin) yang dikungkung (confined) dalam sebuah nanostruktur semikonduktor (sering disebut titik kuantum, atau " quantum dot"), perputaran nuklir yang diasosiasikan dengan ketidakmurnian (impurity) dalam sebuah semikonduktor, dan flux elektronis dan magnetis melalui superkonduktor. Sementara itu, implementasi atom dan optik juga terus dievaluasi.
TutangPranata Komputer Madya, di LIPI, Cibinong
0 comments:
Post a Comment