Ilmuwan Bekerja untuk Menghadirkan Sifat Komputer Kuantum ke Komputer Klasik

Sebuah tim ilmuwan dari Universitas Linköping telah berhasil menunjukkan bagaimana komputer kuantum bekerja, dan mereka dapat mensimulasikan sifat-sifatnya di komputer klasik. 

“Hasil kami harus sangat signifikan dalam menentukan bagaimana membangun komputer kuantum,” kata Profesor Jan-Åke Larsson. 

Swedia, Eropa, dan bagian lain dunia telah menginvestasikan sumber daya besar dan fokus penelitian untuk menciptakan komputer kuantum supercepat yang kuat. Dalam waktu sepuluh tahun, sebuah komputer kuantum Swedia diharapkan dapat dibangun, dan UE telah menetapkan teknologi kuantum sebagai salah satu proyek utamanya. 

Saat ini, kita memiliki beberapa algoritma yang berguna yang dapat digunakan untuk komputer kuantum. Meskipun demikian, teknologi ini akan sangat penting dalam simulasi sistem biologis, kimia, dan fisik. Banyak di antaranya terlalu kompleks untuk komputer paling kuat yang kita miliki sekarang. Dalam komputer, sebuah bit dapat memiliki nilai satu atau nol, tetapi sebuah bit kuantum dapat memiliki semua nilai di antaranya. Ini berarti bahwa komputer kuantum tidak perlu melakukan banyak operasi untuk setiap perhitungan yang dilakukan. 

Profesor Jan-Åke Larsson dan mahasiswa doktoralnya, Niklas Johansson, dari Divisi Koding Informasi di Departemen Teknik Elektro, Universitas Linköping, telah menemukan banyak alasan mengapa komputer kuantum lebih kuat daripada komputer klasik. Mereka juga telah menyelidiki apa yang terjadi dalam komputer kuantum. 

Hasil penelitian telah dipublikasikan dalam jurnal ilmiah Entropy.

“Kami telah menunjukkan bahwa perbedaan utama adalah bahwa komputer kuantum memiliki dua derajat kebebasan untuk setiap bit. Dengan mensimulasikan derajat kebebasan tambahan dalam komputer klasik, kami dapat menjalankan beberapa algoritma dengan kecepatan yang sama seperti yang dapat dicapai dalam komputer kuantum,” kata Jan-Åke Larsson.

Tim telah menciptakan sebuah alat simulasi yang disebut Logika Simulasi Kuantum, atau QSL. Ini memungkinkan mereka untuk mensimulasikan operasi komputer kuantum pada komputer klasik. Logika Simulasi Kuantum memiliki satu sifat khusus, dan itu adalah satu-satunya sifat yang dimiliki komputer kuantum dan tidak dimiliki komputer klasik. Yaitu satu derajat kebebasan tambahan untuk setiap bit yang merupakan bagian dari perhitungan. 

“Dengan demikian, setiap bit memiliki dua derajat kebebasan: dapat dibandingkan dengan sistem mekanik di mana setiap bagian memiliki dua derajat kebebasan — posisi dan kecepatan. Dalam kasus ini, kita berhadapan dengan bit komputasi — yang membawa informasi tentang hasil fungsi, dan bit fase — yang membawa informasi tentang struktur fungsi,” jelas Jan-Åke Larsson.

Alat QSL telah digunakan oleh tim untuk mempelajari beberapa algoritma kuantum yang bertanggung jawab untuk mengelola struktur fungsi. Banyak algoritma tersebut memiliki kecepatan yang sama dalam simulasi seperti yang dapat dicapai dalam komputer kuantum. 

“Hasil menunjukkan bahwa kecepatan yang lebih tinggi dalam komputer kuantum berasal dari kemampuan mereka untuk menyimpan, memproses, dan mengambil informasi dalam satu derajat kebebasan tambahan. Ini memungkinkan kita untuk lebih memahami bagaimana komputer kuantum bekerja. Juga, pengetahuan ini harus membuatnya lebih mudah untuk membangun komputer kuantum, karena kita tahu sifat mana yang paling penting untuk komputer kuantum bekerja seperti yang diharapkan,” kata Jan-Åke Larsson.

Tim juga telah membangun versi fisik dengan komponen elektronik. Mereka menggunakan gerbang yang mirip dengan yang ada di komputer kuantum, dan sebuah toolkit mensimulasikan bagaimana komputer kuantum bekerja. Ini dapat memungkinkan siswa dan lainnya untuk mensimulasikan dan memahami bagaimana kriptografi kuantum dan teleportasi kuantum bekerja, di antara aspek lain dari komputer kuantum. 

Penelitian baru ini dapat menambah peningkatan crossover antara komputasi kuantum dan kecerdasan buatan. Salah satu crossover ini adalah pemetaan fitur. Penelitian lain yang dilakukan oleh Penelitian IBM, MIT, dan ilmuwan Oxford telah menunjukkan bahwa ketika komputer kuantum menjadi lebih kuat, mereka akan dapat melakukan pemetaan fitur pada struktur data yang sangat kompleks, sesuatu yang komputer klasik tidak dapat lakukan. Pemetaan fitur sangat penting dalam pembelajaran mesin, dan dapat mengarah pada kecerdasan buatan yang lebih efektif yang dapat mengidentifikasi pola dalam data yang komputer klasik tidak dapat mendeteksi. 

Ketika penelitian lebih lanjut dilakukan dalam bidang ini, akan ada crossover yang semakin banyak antara dua bidang penting.