Apa itu komputasi kuantum?
Artinya adalah penggunaan mekanika kuantum untuk menjalankan kalkulasi pada perangkat keras khusus.
Pengantar komputasi kuantum
Untuk sepenuhnya mendefinisikan komputasi kuantum, kami perlu mendefinisikan beberapa istilah penting terlebih dahulu.
Apa itu kuantum?
Kuantum dalam "komputasi kuantum" adalah mekanika kuantum yang digunakan sistem untuk menghitung output. Dalam fisika, kuantum adalah unit diskrit terkecil yang mungkin dari properti fisik apa pun. Biasanya merupakan properti partikel atom atau subatomik, seperti elektron, neutrino, dan foton.
Apa itu qubit?
Kubit adalah unit dasar informasi dalam komputasi kuantum. Qubit memainkan peran yang sama dalam komputasi kuantum seperti yang dimainkan bit dalam komputasi klasik, tetapi perilakunya sangat berbeda. Bit klasik sifatnya biner dan hanya dapat menampung posisi 0 atau 1, tetapi kubit dapat menampung superposisi dari semua status yang mungkin.
Apa itu komputasi kuantum?
Komputer kuantum memanfaatkan perilaku unik fisika kuantum—seperti superposisi, entanglemen, dan gangguan kuantum—dan menerapkannya ke komputasi. Ini menyebabkan munculnya konsep baru dalam metode pemrograman tradisional.
Superposisi
Dalam superposisi, partikel kuantum adalah kombinasi dari semua status yang mungkin. Partikel ini berfluktuasi hingga diamati dan diukur. Salah satu cara untuk menggambarkan perbedaan antara posisi biner dan superposisi adalah dengan membayangkan koin. Bit klasik diukur dengan "membalik koin" dan mendapatkan kepala atau ekor. Namun, jika Anda dapat melihat koin dan melihat kepala dan ekor pada saat yang sama, serta setiap status di antaranya, koin akan berada dalam superposisi.
Entanglement
Entanglemen adalah kemampuan partikel kuantum untuk menghubungkan hasil pengukurannya satu sama lain. Ketika terjerat, kubit membentuk sistem tunggal dan saling memengaruhi. Kami dapat menggunakan pengukuran dari satu kubit untuk menarik kesimpulan tentang yang lain. Dengan menambahkan dan menjerat lebih banyak kubit dalam sistem, komputer kuantum dapat menghitung informasi secara eksponensial dan menyelesaikan masalah rumit lebih banyak.
Gangguan kuantum
Gangguan kuantum adalah perilaku intrinsik kubit, karena superposisi, untuk memengaruhi probabilitasnya untuk menciut dengan satu atau lain cara. Komputer kuantum dirancang dan dibangun untuk mengurangi gangguan sebanyak mungkin dan memastikan hasil yang paling akurat. Hingga saat ini, Microsoft menggunakan qubit topologis, yang distabilkan dengan memanipulasi strukturnya dan mengelilinginya dengan senyawa kimia yang melindunginya dari gangguan di luar.
Bagaimana cara kerja komputasi kuantum?
Komputer kuantum memiliki tiga bagian utama:
- Area yang menampung kubit
- Metode untuk mentransfer sinyal ke qubit
- Komputer klasik untuk menjalankan program dan mengirim instruksi
Untuk beberapa metode penyimpanan kubit, unit yang menampung kubit disimpan pada suhu tepat di atas nol absolut untuk memaksimalkan koherensi dan mengurangi gangguan. Jenis rumah kubit lainnya menggunakan ruang vakum untuk membantu meminimalkan getaran dan menstabilkan kubit.
Sinyal dapat dikirim ke kubit menggunakan berbagai metode, termasuk microwave, laser, dan tegangan.
Penggunaan komputer kuantum dan area aplikasi
Komputer kuantum tidak dapat melakukan semuanya lebih cepat daripada komputer klasik, tetapi ada beberapa area di mana komputer kuantum memiliki potensi untuk memberikan dampak besar.
Simulasi kuantum
Komputer kuantum berfungsi sangat baik untuk pemodelan sistem kuantum lainnya karena menggunakan fenomena kuantum dalam komputasinya. Hal ini berarti bahwa mereka dapat menangani kompleksitas dan ambiguitas sistem yang akan membebani komputer klasik. Contoh sistem kuantum yang dapat kita modelkan mencakup fotosintesis, superkonduktivitas, dan formasi molekuler kompleks.
Kriptografi
Kriptografi klasik—seperti algoritme Rivest–Shamir–Adleman (RSA) yang banyak digunakan untuk mengamankan transmisi data—bergantung pada intrakbilitas masalah seperti faktorisasi bilangan bulat atau logaritma diskrit. Sebagian besar masalah ini dapat diatasi dengan lebih efisien menggunakan komputer kuantum.
Optimalisasi
Pengoptimalan adalah proses menemukan solusi terbaik untuk masalah dengan hasil dan batasan yang diinginkan. Dalam sains dan industri, keputusan penting dibuat berdasarkan faktor seperti biaya, kualitas, dan waktu produksi—yang semuanya dapat dioptimalkan. Dengan menjalankan algoritma pengoptimalan yang terinspirasi kuantum di komputer klasik, kami dapat menemukan solusi yang sebelumnya tidak mungkin dilakukan. Hal ini membantu kami menemukan cara yang lebih baik untuk mengelola sistem kompleks seperti arus lalu lintas, penetapan gerbang pesawat, pengiriman paket, dan penyimpanan energi.
Pembelajaran mesin kuantum
Pembelajaran mesin pada komputer klasik merevolusi dunia sains dan bisnis. Namun, melatih model pembelajaran mesin memiliki biaya komputasi tinggi, dan hal ini telah menghambat cakupan dan pengembangan bidang ini. Untuk mempercepat kemajuan di area ini, kami sedang menjelajahi cara untuk merancang dan mengimplementasikan perangkat lunak kuantum yang memungkinkan pembelajaran mesin yang lebih cepat.
Pencarian
Algoritma kuantum yang dikembangkan pada tahun 1996 secara dramatis meningkatkan solusi untuk pencarian data yang tidak terstruktur, menjalankan pencarian dengan langkah yang lebih sedikit daripada algoritma klasik apa pun.
Sumber daya Azure Quantum
Bangun solusi kuantum sekarang sebagai pengadopsi awal Pratinjau Azure Quantum, suatu ekosistem cloud terbuka full-stack. Akses perangkat lunak, perangkat keras, dan solusi bawaan dan mulai kembangkan di platform yang tepercaya, dapat diskalakan, dan aman.
Pelajari selengkapnya tentang Azure Quantum
Mulai mengembangkan dengan kit pengembangan kuantum
Mulai membangun dengan Azure
Coba layanan komputasi cloud Azure gratis hingga 30 hari, atau mulai dengan harga PAYG. Tidak ada komitmen di muka, batalkan kapan saja.