Kapan Era Supremasi Komputer Kuantum Tiba?

Komputer kuantum. Mesin yang pintar, tapi rewel di lingkungan kerja.

Memasuki bulan Mei 2021, kita bisa membaca beberapa berita yang berhubungan dengan komputer kuantum.

Diantaranya adalah, tentang berhasilnya Universitas Sains dan Teknologi Tiongkok membuat prototipe komputer kuantum dengan kemampuan qubit terbanyak di duniya, yaitu 62 qubit.

Kemudian perusahaan finansial terkemuka dunia Goldman Sachs, bekerja sama dengan perusahaan teknologi komputer kuantum QC Ware, berhasil merancang algoritme baru komputer kuantum. Dengan algoritme baru ini, diharapkan komputer kuantum dengan fungsi penuh yang tidak lama lagi akan muncul, dapat digunakan untuk kepentingan penghitungan finansial secara efektif.

Sebelum melanjutkan lebih jauh, saya ingin bertanya apa yang terlintas dalam benak Anda ketika mendengar atau membaca kalimat komputer kuantum?

Saya yakin setiap orang mempunyai persepsi masing-masing. Bagi Anda yang asing dengan istilah komputer kuantum, saya akan membantu untuk memberikan sedikit gambaran.

Kita mulai dari kuantum. Istilah ini digunakan untuk partikel yang lebih kecil dari atom. Biasanya disebut juga sebagai partikel dasar, misalnya neutrino, muon, dan quarks.

Nah, komputer kuantum menggunakan karakteristik dari partikel dasar itu sebagai basis untuk melakukan penghitungan.

Sebagai catatan, istilah kuantum sebenarnya lebih dahulu digunakan dalam bidang fisika. Anda mungkin tahu mekanika kuantum, yang tergolong ilmu baru karena mulai digunakan pada awal abad ke-20. 

Mekanika kuantum digunakan karena ada beberapa peristiwa ternyata tidak bisa dijelaskan menggunakan prinsip mekanika klasik yang sudah lebih dahulu dipakai.

Kemudian, unit penghitungan dasar yang digunakan komputer kuantum diberi nama qubit. Unit ini berbeda jauh secara mendasar, dibandingkan dengan bit yang digunakan sebagai unit dasar penghitungan komputer konvensional.

Komputer konvensional menggunakan komponen dasar transistor yang berfungsi sebagai switch. Sehingga keadaan yang bisa direpresentasikan hanya dua, yaitu "on" (1) dan "off" (0). Dengan kata lain, bit hanya mempunyai dua nilai, yaitu 0 dan 1.

Sedangkan komputer kuantum yang menggunakan unit dasar qubit (quantum bit, atau biasa juga disebut qbit), bisa mempunyai nilai 0, 1, 01(10), antara 0 dan 1, atau sekaligus semuanya,

Ini bisa terjadi karena karakteristik dari kuantum, yang dipakai sebagai basis penghitungan komputer kuantum. Dari berbagai macam karakteristik tersebut, ada dua yang penting untuk diketahui, yaitu superposition dan entanglement.

Superposition adalah keadaan yang bisa direpresentasikan secara jamak. Artinya, berbeda dengan bit yang dalam komputer konvensional hanya bisa bernilai 0 atau 1, qubit bisa direpresentasikan dengan 0 dan 1, diantara 0 dan 1 dan sebagainya.

Kita bisa katakan bahwa superposition ini adalah keadaan plinplan. Kadang-kadang bisa 0, di lain hari menjadi 1, kemudian bisa juga menjadi keduanya.

Untuk mendapatkan gambaran lebih jelas bagaimana superposition itu, kita bisa ambil contoh perasaan si Doel, tokoh dalam sinetron Si Doel Anak Sekolahan.

Doel kadang kala tertarik dengan Zaenab. Namun di lain waktu dia tertarik dengan Sarah. Bahkan di dalam hatinya, Doel ingin memiliki keduanya.

Entanglement adalah keadaan suatu partikel bisa mempengaruhi partikel lain yang lokasinya berjauhan. Partikel berbeda itu bak satu kesatuan dengan karakteristik sama.

Mungkin gambarannya bisa kita simak dalam puisi karya Sutardji Calzoum Bachri berikut ini: Daging kita satu arwah kita satu/walau masing jauh/yang tertusuk padamu berdarah padaku.

Komputer Kuantum buatan IBM (cnet.com)

Jika kita menilik perkembangannya, dibandingkan dengan komputer konvensional, sejarah komputer kuantum bisa dikatakan masih seumur jagung.

Model matematika komputer konvensional ditemukan oleh Alan Turing pada tahun 1936, di mana pengejawantahan model matematika itu sering disebut sebagai Turing Machine. Sedangkan model matematika dengan basis Turing Machine untuk komputer kuantum, mulai digagas sekitar 50 tahun setelahnya. Tepatnya pada tahun 1985, oleh fisikawan Inggris bernama David Deutch.

Algoritme dari komputer kuantum pun, baru muncul pada tahun 1994. Peter Shor adalah orang yang menggagas algoritme itu, untuk menghitung faktorisasi bilangan prima.

Meskipun usianya masih seumur jagung, namun komputer kuantum mempunyai beberapa kelebihan yang tidak dimiliki komputer konvensional. 

Sebelum membahas beberapa kelebihan, saya sekadar mengingatkan bahwa kecepatan bukanlah keunggulan komputer kuantum satu-satunya.

Komputer kuantum menggunakan prinsip dan kemampuan pendekatan untuk proses penghitungan berbeda dari komputer konvensional. Sehingga penerapannya bukan saja berguna untuk teknologi, namun bagi hal-hal yang bisa memperbaiki taraf kehidupan masyarakat.

Misalnya saja keunggulan pengoptimuman persoalan, saat keadaan mengharuskan orang untuk melakukan berbagai macam pilihan. 

Secara konkret, untuk mengatasi persoalan umum yang sering dihadapi masyarakat ketika bepergian menggunakan kendaraan. Yaitu memilih alur jalan bebas macet, ternyata bisa dipecahkan dengan waktu singkat menggunakan komputer kuantum.

Kemudian pada bidang analisis data, penggabungan teknologi AI (Artificial Intelligence) dan komputer kuantum, diharapkan bisa menghasilkan terobosan baru ketika orang butuh ramuan obat cespleng dalam waktu singkat, untuk mengobati atau mencegah suatu penyakit.

Di bidang finansial, simulasi menggunakan komputer kuantum diharapkan bisa memilih saham bagus dari berbagai macam pilihan.

Dengan beberapa contoh kelebihan tersebut, tentu akan muncul satu pertanyaan. Yaitu, apakah era supremasi komputer kuantum sudah tiba?

Dua tahun lalu, tepatnya pada tahun 2019, Google sudah mendeklarasikan supremasi komputer kuantum dengan prosesor kuantum buatan mereka dengan nama "Sycamore". Prosesor ini memiliki kemampuan komputasi 53 qubit. Saat itu, Google mengklaim kalkulasi yang memakan waktu 10000 tahun menggunakan komputer konvensional, dengan Sycamore bisa diselesaikan hanya dengan 200 detik!

Meskipun kelihatannya komputer kuantum lebih unggul dibanding komputer konvensional, namun masih banyak juga kendala yang harus dihadapi.

Contohnya, untuk menjaga karakteristik kuantum seperti yang saya ceritakan sebelumnya (superposition dan entanglement), suhu harus diatur konstan sekitar 0 (nol) derajat mutlak. Ini butuh daya listrik yang tidak sedikit. Apalagi dengan bertambahnya jumlah qubit, daya listrik yang dibutuhkan juga naik secara eksponensial.

Berbeda dengan komputer konvensional, komputer kuantum memang memerlukan perhatian khusus. Sehingga tak ayal lagi, Michael Pena---seorang aktor Amerika---saat tur di Google Quantum Campus, mengatakan hal seperti pada awal tulisan .

Rasio kesalahan pada komputer kuantum juga masih tinggi. Ini bisa dimaklumi karena input dan output dari komputer kuantum menggunakan qubit, sama-sama mempunyai kemungkinan nilai bervariasi. Berbeda dengan komputer konvensional yang menggunakan bit, dimana hanya ada satu input dan output, dan dapat kita ketahui.

Kebanyakan dari komputer kuantum yang ada sekarang, juga masih prototipe. Beberapa negara seperti Amerika dan Tiongkok, perusahaan seperti Google dan IBM, maupun beberapa universitas, terus menggalakkan penelitian untuk membuat komputer kuantum yang benar-benar siap pakai.

Dengan keterbatasan dan kelebihan komputer kuantum, sebagai penutup saya ingin bertanya lagi kepada Anda, sesuai judul tulisan, "Kapan era supremasi komputer kuantum tiba?"

Google pada acara "Google I/O" yang diselenggarakan minggu lalu, meramalkan bahwa kuantum komputer layak pakai (bukan prototipe), bisa dirilis pada tahun 2029. Berarti, hanya 8 tahun dari sekarang kita sudah bisa menggunakan komputer kuantum yang berfungsi penuh.

Untuk kegiatan manusia, delapan tahun memang terasa lama. Namun untuk ukuran teknologi, itu termasuk waktu yang amat singkat.

Perkembangan teknologi bukan suatu hal yang mudah untuk diprediksi. Meskipun saat ini orang dari berbagai negara dan pelaku bisnis berlomba untuk menemukan terobosan baru, yang diharapkan dapat membantu kita melakukan prediksi perkembangan teknologi pada masa depan.

Akankah kita pesimis karena mengganggap impian supremasi komputer kuantum terlalu muluk? Atau, apakah Anda termasuk orang yang optimis sehingga yakin bahwa hal itu bisa segera kita saksikan bersama?

Saya, optimis akan hal itu. Namun, hanya waktu lah yang bisa menjawab dan membuktikannya nanti.

Selamat menikmati sisa akhir pekan.