WTF Apakah Qubit? Yang dan Nol Komputasi Quantum Banyak Hal Sekaligus

Qubit semakin mendapat perhatian akhir-akhir ini. Anda mungkin pernah mendengar tentang mereka dan, jika sudah, Anda mungkin tahu itu sesuatu harus dilakukan dengan komputer. Apa, tepatnya, yang harus mereka lakukan dengan komputer membingungkan, sebelum kita terjun langsung, mari kita bersama-sama memahami gagasan komputasi kuantum. Dalam mekanika kuantum, sistem dapat menunjukkan perilaku yang sangat aneh. Di antaranya adalah superposisi, ketika sebuah partikel berada di dua tempat sekaligus, dan keterikatan, ketika perilaku satu partikel mempengaruhi perilaku partikel lain yang lebih jauh. Ini bukan fenomena yang kita perhatikan dalam kehidupan kita sehari-hari, itulah sebabnya kita tidak khawatir tentang anjing yang duduk di kucing atau salah satu dari mereka masuk ke pantry di tiga negara bagian. Cara kami membangun komputer saat ini didasarkan pada bahan yang disebut transistor - alias semikonduktor yang berinteraksi dengan dan memperkuat sinyal elektronik - dan mereka tidak dapat memanfaatkan keadaan kuantum. Komputer kuantum berbeda.

Tetapi jika Anda membangun komputer itu melakukan langsung berurusan dengan fenomena kuantum, perangkat elektronik Anda bisa melakukan hal-hal yang tidak dapat dipercaya. Komputer jenis ini dapat beroperasi dengan kecepatan luar biasa; menyaring kumpulan data hanya dalam hitungan detik. Inti dari pembuatan karya ini adalah mentransformasikan sifat data. Saat ini, data dikodekan dalam digit biner yang kita sebut bit, yang ada hanya sebagai salah satu dari dua negara saja. Tetapi jika Anda menemukan cara untuk membuat bit kuantum - yaitu, ada di beberapa negara sekaligus - mereka akan menjadi bit kuantum, atau "qubit."

Sebuah qubit secara khusus bekerja dengan mengambil keuntungan dari superposisi dan memiliki kemampuan untuk menjadi bukan hanya satu dari dua keadaan yang berbeda, tetapi sekaligus menjadi kedua menyatakan. Ini seperti saklar lampu yang keduanya menyala dan off (sebuah metafora yang tepat ketika Anda mempertimbangkan bahwa qubit didasarkan pada polarisasi tertentu dari foton). Itu aneh bagi kita di dunia nyata untuk dipikirkan, tetapi di dunia fisika kuantum, itu tidak aneh sama sekali.

Qubit juga menunjukkan keterikatan kuantum karena mereka dapat ditindaklanjuti secara bersamaan - selanjutnya membantu mempercepat proses yang didorong data. Menjalankan komputer dapat melakukan dua hal sekaligus, atau lebih tepatnya, menjalankan beberapa langkah sekaligus.

Sebagai contoh, katakanlah Anda memiliki perangkat yang sedang menelusuri data yang mendalam - seperti nomor telepon setiap orang di seluruh dunia - dan mengatur serta menganalisis setiap entri. Komputer kuantum berdasarkan qubit dapat menyelesaikan tugas seperti itu lebih cepat karena data tidak perlu disaring satu per satu. Karena data dapat mengambil beberapa status, data dapat diproses lebih cepat.

Komputasi kuantum sendiri sedang berjalan, tetapi mendapatkan qubit untuk bekerja telah menjadi upaya yang jauh lebih sulit. Ada serangkaian keberhasilan yang terukur dalam dekade terakhir. Pada 2013, Google meluncurkan Quantum Artificial Intelligence Lab bekerja sama dengan NASA, dan berhasil membangun komputer kuantum D-Wave 512-qubit. Hanya sebulan terakhir ini, para peneliti telah memecahkan masalah yang menghambat pengembangan qubit optik; dan yang lainnya meluncurkan tes sukses dari sesuatu yang disebut "qutrit" - yang bisa ada dalam dua, tetapi tiga negara yang dilapiskan berbeda.

Apakah semua ini akan mempengaruhi cara kita berinteraksi dengan teknologi pasar massal? Mungkin saja, tetapi ada sedikit nilai praktis untuk qubit pengetahuan - di luar memahami konsekuensi dari apa yang akan terjadi di masa depan yang tidak begitu jauh.