Google dan Komputer Dengan Kecepatan Supermasi Quantum

Google dan Komputer Dengan Kecepatan Supermasi Quantum

Sobat birulangitid sudah pada tau belum jika Baru-baru ini raksasa teknologi informasi Google membuat kehebohan melalui sebuah terobosan dalam komputasi kuantum.

Tim Google Artificial Intelligence Quantum pimpinan fisikawan John Martinis menerbitkan sebuah artikel ilmiah di jurnal bergengsi Nature bulan lalu. Artikel ini memuat hasil eksperimen mereka menggunakan komputer kuantum. Mereka klaim, berdasarkan uji coba mereka, komputer kuantum yang mereka bangun dapat menghitung bilangan acak yang sangat rumit dalam waktu 3 menit 20 detik, sementara superkomputer atau komputer klasik tercanggih saat ini, akan membutuhkan waktu 10.000 tahun.

Mereka menyebut capaian itu sebagai supremasi kuantum.

Artikel ini membahas capaian Google ini dan bagaimana dampaknya bagi dunia teknologi masa mendatang.

Supremasi Kuantum

Istilah supremasi kuantum pertama kali diusulkan tahun 2012 oleh fisikawan John Preskill dari California Institute of Technology.

Istilah ini bermula dari asumsi bahwa komputer klasik, komputer yang kita gunakan saat ini, tidak dapat menghitung secara efisien terhadap sistem kuantum, sistem yang mengatur perilaku benda-benda sangat kecil seperti molekul dan atom.

Preskill mengatakan suatu saat kita akan sampai pada sebuah era ketika komputer kuantum dapat secara efisien menghitung bilangan terhadap sistem kuantum jauh melebihi apa yang bisa dilakukan oleh komputer klasik tercanggih.

Era seperti itu disebut sebagai supremasi kuantum.

Summit Versus Sycamore

Superkomputer tercanggih di muka bumi saat ini bernama Summit yang berada di Laboratorium Nasional Oak Ridge, milik Departemen Energi Amerika Serikat. Summit saat ini dapat melakukan 200 juta miliar operasi penghitungan bilangan biner seperti penambahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian, tiap detiknya.

Teknologi superkomputer secara prinsip bekerja seperti komputer kita di rumah, yaitu menghitung kombinasi bit 0 dan 1 secara bertahap. Semua data komputer disimpan dalam angka biner: 0 atau 1. Dinamakan superkomputer karena kinerjanya yang jauh melebihi komputer kita saat ini.

Sementara komputer kuantum Google menggunakan prosesor kuantum berbasis quantum bit (qubit) superkonduktor yang mereka namai “Sycamore”.

Qubit adalah satuan informasi terkecil dalam sebuah komputer kuantum, layaknya bit dalam komputer klasik. Jika komputer di rumah dan kantor kita memproses informasi melalui bit-bit 0 atau 1 yang bekerja seperti sakelar, komputer kuantum dapat menghitung qubit-qubit |0〉 dan |1〉secara bersamaan, layaknya sakelar yang hidup dan mati sekaligus dalam satu waktu.

Kemampuan luar biasa prosesor qubit terjadi karena dalam prosesor qubit arus listrik dapat mengalir searah jarum jam, berlawanan jarum jam, atau kombinasi dari keduanya. Arah perputaran arus ini yang mendefinisikan qubit |0〉 dan |1〉.

Prosesor qubit bisa melakukan hal tersebut karena tersusun atas sirkuit (loop) dari kawat aluminium, yang ketika didinginkan di bawah suhu 1,2 Kelvin (-271,93 derajat Celsius) akan kehilangan hambatan listriknya, sehingga arus listrik dapat mengalir tanpa kehilangan energi, menghasilkan efek yang disebut superkonduktivitas.

Sycamore memiliki 54 qubit yang saling terhubung satu sama lain.

Menghitung Kemungkinan Munculnya Bilangan Acak

Untuk membandingkan kemampuan komputer kuantum milik Google dengan superkomputer tercanggih di dunia saat ini, tim Google AI Quantum merancang sebuah algoritme kuantum yang didesain cukup sulit untuk diselesaikan superkomputer.

Algoritme yang dikembangkan tim Google ditujukan untuk menghasilkan bilangan-bilangan acak yang direpresentasikan dalam rangkaian kombinasi bilangan biner, {001100, 001010,…} misalnya.

Dalam eksperimennya, tim Google menjalankan algoritme ini pada 53 qubit yang ada di Sycamore.

Jika kita hitung, akan ada 253 atau 9 juta miliar kombinasi bilangan biner yang berbeda.

Jumlah ini bukan angka yang kecil dan tidak akan mudah bagi komputer klasik untuk menjalankan algoritme ini.

Analogi Burung Garuda Vs Angka

Untuk membayangkan betapa sulit operasi komputer kuantum ini, kita bisa analogikan bit 0 dan 1 sebagai dua muka pada uang koin, burung garuda mewakili 0 dan angka nominal mewakili 1.

Bayangkan ada 53 orang, masing-masing memegang 1 koin, kemudian tiap orang melemparkan koin ke udara kemudian menangkapnya lagi untuk melihat muka koin mana yang muncul, burung Garuda atau nominal.

Satu lemparan bersamaan dari masing-masing orang akan menghasilkan kombinasi 53 deretan angka 0 dan 1. Orang pertama mendapat burung garuda, orang kedua mendapat nominal, orang ketiga mendapat nominal dan seterusnya hingga orang ke-53. Jika kita perintahkan 53 orang tersebut untuk melemparkan koin lagi kemungkinan akan diperoleh deretan angka 0 dan 1 yang berbeda dan akan ada 9 juta miliar kemungkinan kombinasi yang berbeda.

Jika kita perintahkan 53 orang tadi untuk melemparkan koin berkali-kali secara bersamaan kemudian kita catat kombinasi angka hasil dari masing-masing lemparan, akan ada kemungkinan kombinasi tertentu lebih sering muncul dibanding kombinasi lain. Kira-kira seperti itu analogi bagaimana komputer klasik menghitung, dilakukan bertahap lemparan demi lemparan.

Berbeda halnya dengan komputer klasik, komputer kuantum dapat menghitung ketika koin berputar di udara. Bit 0 dan 1 dalam komputer kuantum dapat eksis dalam waktu yang bersamaan karena fenomena superposisi kuantum. (Superposisi kuantum adalah fenomena yang hanya terjadi pada benda-benda mikro seperti elektron yang memungkinkannya untuk berada pada dua atau lebih keadaan atau posisi pada waktu bersamaan). Anda bisa dapatkan 9 juta miliar kemungkinan kombinasi secara simultan.

Untuk membandingkan kemampuan menghitung ini pada komputer kuantum dengan superkomputer, tim Google menggunakan protokol yang dinamakan cross-entropy benchmarking (XEB). Protokol ini akan menilai apakah komputer kuantum dapat bekerja menjalankan algoritme secara benar dengan cara membandingkannya dengan simulasi penghitungan yang dijalankan di superkomputer.

Hasilnya, penghitungan dengan dengan 53 qubit membutuhkan waktu 200 detik, sedangkan simulasi dengan superkomputer dengan 1 juta inti prosesor (core) membutuhkan waktu 130 detik. Ini berarti dibutuhkan kurang lebih komputer klasik dengan 1 juta core prosesor untuk menyamai kecepatan sebuah prosesor Sycamore dalam menghitung.

Core merupakan bagian dalam chip prosesor komputer yang bertugas memproses informasi tertentu. Chip prosesor pada komputer saat ini dilengkapi dengan lebih dari 1 core yang membuatnya dapat melakukan multitasking.

Dari hasil ekstrapolasi data atau perluasan data di luar data yang tersedia terhadap peningkatan kompleksitas algoritme diperoleh waktu 3 menit 20 detik bagi Sycamore untuk menghitung, sedangkan superkomputer Summit (komputer klasik tercanggih saat ini) membutuhkan waktu selama 10.000 tahun.

Selisih waktu yang amat jauh ini membuat tim Google mengklaim diri sebagai yang pertama mencapai supremasi kuantum.

Respons IBM Dan Potensi Komputer Kuantum Ke Depan

Tidak semua pihak menyambut positif capaian tim Google. Raksasa komputer IBM yang juga mengembangkan komputer kuantum menanggapinya secara sinis. Melalui publikasi yang diunggah dalam situs ArXiv, IBM mengestimasi bahwa algoritme Google dapat diselesaikan oleh superkomputer Summit dalam waktu 2,5 hari saja dengan pendekatan yang berbeda dengan yang dilakukan Google.

Terlepas dari kontroversi itu, capaian yang diraih Google menjadi bukti bahwa kedigdayaan komputer kuantum atas komputer klasik bukan sekadar “dongeng” riset. Algoritme yang dijalankan mungkin tidak punya penerapan praktis saat ini tapi demonstrasi ini menunjukkan pada publik bahwa komputer kuantum sedang menapak menuju teknologi yang akan memberi manfaat sesungguhnya pada dunia nyata.

Layaknya komputer kita saat ini yang memudahkan pekerjaan sehari-hari, komputer super canggih itu akan banyak bermanfaat dalam riset yang membutuhkan hitungan sangat kompleks dan berukuran atom.

Kita bisa bayangkan pada tahun-tahun ke depan ilmuwan menyimulasikan miliaran atom di dalam material sel surya untuk merancang sel surya yang lebih efisien atau ilmuwan komputer membuat algoritme untuk membuat sandi yang sangat sulit dipecahkan peretas.

Semoga sobat birulangitid g mumet ya bacanya pokoknya ya itulah komputer dengan kecepatan supermasi kuantum.