 |
| 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.
 |
| 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 |
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..
credit to :