Hybird Logic Gate yang Dapat Digunakan di Quantum Computer

Di zaman ini, komputer merupakan salah satu kebutuhan manusia yang sangat penting. Penggunaan komputer telah merambah ke berbagai hal dalam kehidupan manusia. Misalnya komputer dalam pengendalian mesin industri, komputer dalam dunia ekonomi, komputer dalam bidang penelitian, komputer dalam bidang pendidikan, dan masih banyak lagi. Adanya perkembangan internet yang juga begitu cepat juga mendukung pertumbuhan kebutuhan terhadap komputer ini.

Seiring dengan tumbuhnya kebutuhan manusia terhadap komputer, komputer yang dibutuhkan pun akan memerlukan spesifikasi yang tinggi. Saat ini, tengah dikembangkan hybird quantum computer sebagai pengembangan lebih jauh dari sistem dasar yang digunakan komputer.

Di komputer yang biasa digunakan saat ini, data diolah dan disimpan sebagai bit biner, dengan masing-masing bit hanya dapat bernilai 0 atau 1. Karena state-state ini diatur, ada jumlah terbatas informasi yang pada akhirnya dapat diproses. Karena keterbatasan tersebut, dengan semakin berkembangnya kebutuhan, hal ini tentunya dapat menghambat.

Di sisi lain, quantum computer menyimpan data sebagai qubit, yang dapat berada dalam keadaan 0 atau 1, atau dapat berada di state lain yang disebut superposisi, yang memungkinkan untuk menjadi 0 dan 1 pada saat yang sama. Jika kita bisa mencari cara untuk membangun sebuah mesin yang mengintegrasikan fenomena ini dengan kemampuan pengolahan data, kita akan melihat komputer yang jauh lebih cepat dari super computer saat ini.

Qubit yang dipakai ini sebenarnya adalah ion atomik yang statenya diatur oleh spin: spin-up bernilai 1, spin-down bernilai 0, dan keadaan superposisi di saat ion dipasangkan yang dapat menyebabkan kedua ion tersebut berhubungan (jika kita melakukan sesuatu terhadap ion tersebut, pasangannya juga akan terpengaruhi).

Masalahnya, jika terdapat ion yang berubah, dimungkinkan terjadinya perubahan pada ion yang lain pada state superposisi. Hal ini akan mempengaruhi fungsi dari memori yang menyimpan suatu hal (dapat berubah walaupun tidak berubah, karena ada ion lain yang berubah). Pembuatan kombinasi yang tepat dan dapat mengatasi masalah ini dilakukan oleh peneliti dari Oxford, NIST, dan University of Washington.  Mereka telah menemukan kombinasi elemen-elemen yang dapat berfungsi bersama membentuk quantum set-up. “Setiap ion ‘terjebak’ digunakan untuk mewakili satu ‘bit kuantum’ informasi. State-state kuantum ion dikendalikan dengan pulsa laser dari frekuensi yang tepat dan durasi tertentu,” kata salah satu peneliti, David Lucas dari University of Oxford. “Terdapat dua jenis ion yang berbeda yang diperlukan dalam komputer. Satu untuk menyimpan informasi, sebuah ‘qubit memori’, dan satu untuk menghubungkan bagian yang berbeda dari komputer bersama-sama melalui foton, sebuah antarmuka qubit”.

Gerbang logika tentunya sangat dibutuhkan untuk membangun sistem digital, dan tentunya komputer. Lewat penelitian-penelitiannya, tim ini dapat mengatur state-state dari pasangan-pasangan qubit ini melalui gerbang logika: CNOT gate dan SWAP gate. Dengan adanya gerbang logika ini, dapat diperoleh suatu output dari input-input yang diberikan – proses yang dibutuhkan untuk pemrograman. Dengan adanya penemuan ini, pengembangan lebih jauh dari quantum computer tidak mustahil.

“Sebuah gerbang CNOT membalik qubit target kedua jika qubit pertama (pengontrol) adalah 1, jika itu adalah 0, bit target tidak berubah,” ulas pers NIST. “Jika qubit pengontrol dalam superposisi, ion-ion menjadi berpasangan. Sebuah gerbang SWAP menukar state-state qubit, termasuk superposisi.” Pengaturan-pengaturan pada qubit ini lah yang memungkinkan adanya pemrograman yang dapat lebih jauh dikembangkan menjadi quantum computer.

Saat ini, pengembangan dari quantum computer terus dilakukan oleh perusahaan-perusahaan dengan metode-metode pendekatan yang berbeda-beda. Misalnya, perusahan D-Wave tengah mengembangkan sistem D-Wave untuk memrogram quantum computer. Selain itu, di Cambridge, dikembangkan OS untuk quantum computer yang telah dijalankan di simulasi quantum processor. Masih banyak lagi proyek-proyek pengembangan yang dijalankan untuk terus meningkatkan kemampuan penggunaan quantum computer ini.

Dilihat dari performa hasil akhir jika quantum computer dapat dibuat, quantum computer berpotensi mengungguli komputer yang sering digunakan saat ini (bit-based). Hal ini dapat terjadi karena qubit memiliki struktur yang lebih kompleks dari pada bit. Kekompleksan ini dapat menjadikan kelebihan karena variasi fungsi yang dapat dibuat dalam tingkat qubit (belum gabungan dari berbagai fungsi) dapat lebih bervariasi dan kompleks. Namun, di sisi lain, kekompleksan ini dapat menghambat pengembangan dari quantum computer ini.

Dilihat dari segi biaya dan bahan produksi, komputer yang saat ini digunakan lebih unggul karena bahan yang berasal dari silikon yang mudah didapatkan di bumi. Sedangkan, quantum computer masih belum menemukan bahan yang murah dan dapat didapatkan. Hal ini disebabkan dasar dari quantum computer ini adalah qubit yang memanfaatkan ion. Pembuatan ion-ion ini tentunya lebih sulit jika dibandingkan mengubah sifat silikon sebagai semikonduktor di komputer biasa.

Referensi:

  1. Kevin Bonsor Jonathan Strickland “How Quantum Computers Work” 8 December 2000.
    HowStuffWorks.com. <http://computer.howstuffworks.com/quantum-computer.htm> 8 April 2016
  2. http://www.sciencealert.com/scientists-built-functional-hybrid-logic-gate-for-use-in-quantum-computers?utm_source=Article&utm_medium=Website&utm_campaign=InArticleReadMore
  3. http://www.dwavesys.com/quantum-computing

Author:

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *