Penjelasan Quantum Computing (Seperti Anda Berusia 5 Tahun)

Konsep "Quantum Computing" baru-baru ini menjadi viral - terima kasih kepada Perdana Menteri tertentu - adalah salah satu dari banyak wilayah sains yang belum dipetakan oleh kami peeps non-ilmiah.

Alasan sebagian besar dari kita belum pernah mendengarnya meskipun sudah ada selama beberapa dekade, adalah karena sebagian besar itu teoretis dan mereka yang bereksperimen pada awalnya sangat diam-diam tentang hal itu karena kebutuhan akan kerahasiaan militer dan perusahaan.

Meskipun demikian, kita sekarang tahu bahwa mekanika kuantum dan kombinasi komputasi ada dan tiba-tiba ini berada dalam ruang lingkup minat semua orang. Jika Anda tidak tahu komputer kuantum apa tetapi tidak ingin ketinggalan, baca terus untuk mengetahui mengapa itu lebih baik daripada komputer tradisional yang bekerja dengan kita hari ini.

Komputer Tradisional dan Bit

Komputer kebanyakan digital-elektronik dan akan berinteraksi dengan data yang direpresentasikan dalam digit biner dikenal sebagai bit (0 dan 1). Baik itu gambar, teks, audio atau data lainnya - semuanya disimpan dalam bit.

Secara fisik, angka biner 0 dan 1 bisa diwakili menggunakan entitas dua negara seperti koin (kepala dan ekor) atau sakelar (hidup atau mati). Di komputer, bit adalah ada atau tidak adanya tegangan (1 atau 0), atau mengubah atau menjaga arah magnetik dalam hard disk magnetik.

Data dimanipulasi dengan menghitung bit yang tersimpan. Komputasi dilakukan oleh gerbang logika yang biasanya terdiri dari transistor yang mengontrol bagian dari sinyal elektronik. Jika memungkinkan sinyal untuk lewat, itu bit 1 dan jika sinyal terputus, itu 0.

Batas Transistor

Dengan ukuran chip yang terus menyusut dan semakin banyak komponen, perangkat elektronik dapat datang dengan jutaan transistor yang bisa sekecil 7nm (yang 1000 kali lebih kecil dari sel darah merah dan hanya 20 kali lebih besar dari beberapa atom).

Ukuran transistor dapat terus menyusut tetapi pada akhirnya, mereka akan mencapai batas fisik di mana elektron hanya akan melewatinya dan tidak akan ada kontrol atas aliran sinyal elektronik.

Untuk kebutuhan komputasi yang semakin kuat dan perangkat yang lebih kecil, batas ukuran pada komponen elektronik dasar adalah pembatasan kemajuan. Ilmuwan sedang mencari cara baru itu membutuhkan waktu dan ruang lebih sedikit untuk menghitung dan menyimpan data, dan salah satu cara yang dapat kita gunakan adalah komputasi kuantum.

Qubit, Superposisi, dan Keterikatan

Komputasi kuantum menggunakan qubit alih-alih bit untuk merepresentasikan data. Qubit diwakili menggunakan partikel kuantum seperti elektron dan foton.

Partikel kuantum memiliki sifat seperti putaran dan polarisasi yang dapat digunakan untuk merepresentasikan data. Misalnya, qubit yang berputar ke atas bisa 1 dan ke bawah 0.

Tetapi kekuatan komputasi kuantum berasal dari fakta bahwa tidak seperti bit yang bisa 1 atau 0, qubits dapat berupa 1 dan 0 serentak, karena properti yang disebut superposisi, dimana partikel kuantum berada di beberapa negara pada waktu bersamaan.

Ini meningkatkan daya komputasi qubit, karena dapat digunakan untuk 1 dan 0 selama perhitungan dan pada akhirnya, sekali diukur, menjadi 1 atau 0.

Properti superposisi dapat dengan mudah dijelaskan oleh eksperimen pemikiran terkenal yang dilakukan pada kucing imajiner oleh Schrödinger, seorang ahli fisika Austria.

Di dunia kuantum, ada juga properti lain yang dapat dieksploitasi dalam komputasi keterikatan kuantum. Ini pada dasarnya mengacu pada Properti partikel kuantum yang terjerat dan menjadi tergantung satu sama lain dan karenanya tidak dapat diubah secara terpisah.

Mereka bertingkah seperti sistem tunggal dengan keadaan keseluruhan.

Katakanlah 2 qubit mengalami keterikatan, jika salah satu dari status qubit diubah, yang lain akan berubah juga. Ini mengarah pada pemrosesan paralel paralel atau komputasi yang dapat memotong waktu komputasi secara signifikan dibandingkan dengan komputer tradisional.

Kesulitan dan Penggunaan

Ada banyak rintangan praktis yang harus diatasi oleh para ilmuwan dan insinyur, seperti menciptakan lingkungan yang terkendali untuk qubit dan menemukan cara untuk memanipulasi properti mereka, untuk menghasilkan hasil yang diinginkan.

Tetapi begitu komputer kuantum dengan daya komputasi tinggi akhirnya dibuat, mereka dapat digunakan untuk memecahkan masalah yang seharusnya terjadi butuh waktu yang sangat lama harus dilengkapi oleh komputer tradisional.

Menemukan faktor utama dalam jumlah besar, masalah salesman keliling untuk sejumlah besar kota, dan masalah serupa lainnya membutuhkan jumlah perbandingan eksponensial untuk mendapatkan hasils. Juga, mencari melalui basis data kolosal masih merupakan proses yang sangat memakan waktu bahkan untuk komputer digital saat ini.

Masalah-masalah ini dapat diatasi dengan komputer kuantum, yang dapat memecahkan masalah yang dapat memakan waktu berabad-abad di komputer tradisional, dalam hitungan menit.

(H / T: IBM)