Lewati Navigasi

Apa itu komputasi kuantum?

Ini adalah penggunaan mekanika kuantum untuk menjalankan penghitungan pada perangkat keras khusus.

Pengantar komputasi kuantum

Untuk menentukan komputasi kuantum sepenuhnya, kami perlu mendefinisikan beberapa istilah kunci terlebih dahulu.

Apa itu kuantum?

Kuantum dalam "komputasi kuantum" mengacu pada mekanika kuantum yang digunakan sistem untuk menghitung output. Dalam fisika, kuantum adalah unit diskrit terkecil yang mungkin dari properti fisik apa pun. Biasanya, hal ini mengacu pada properti partikel atom atau subatomik, seperti elektron, neutrinos, dan foton.

Apa itu kubit?

Kubit adalah satuan dasar informasi dalam komputasi kuantum. Kubit memainkan peran yang sama dalam komputasi kuantum sebagai bit putar dalam komputasi klasik, tetapi memiliki perilaku yang sangat berbeda. Bit klasik adalah biner dan hanya dapat menampung posisi 0 atau 1, namun kubit dapat menampung superposisi dari semua status yang mungkin.

Apa itu komputasi kuantum?

Komputer kuantum memanfaatkan perilaku unik fisika kuantum—seperti superposisi, keterikatan, dan interferensi kuantum—dan menerapkannya ke komputasi. Ini memperkenalkan konsep baru ke metode pemrograman tradisional.

Superposisi

Dalam superposisi, partikel kuantum adalah kombinasi dari semua kemungkinan status. 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 "membalikkan koin" dan mendapatkan kepala atau ekor. Namun, jika Anda mengamati suatu koin dan melihat kepala dan ekor pada saat yang sama, serta setiap keadaan di antaranya, koin dikatakan berada dalam posisi superposisi.

Keterikatan

Keterikatan adalah kemampuan partikel kuantum untuk mengorelasikan hasil pengukurannya satu sama lain. Ketika kubit terikat, mereka membentuk satu sistem dan saling memengaruhi. Kita dapat menggunakan pengukuran dari satu kubit untuk menarik kesimpulan tentang yang lain. Dengan menambahkan dan melibatkan lebih banyak kubit dalam suatu sistem, komputer kuantum dapat menghitung lebih banyak informasi secara eksponensial dan memecahkan masalah yang lebih rumit.

Gangguan kuantum

Interferensi kuantum adalah perilaku intrinsik dari kubit, karena superposisi, untuk memengaruhi probabilitasnya menciutkan satu cara atau yang lain. Komputer kuantum dirancang dan dibuat untuk mengurangi interferensi sebanyak mungkin dan memastikan hasil yang paling akurat. Untuk tujuan ini, Microsoft menggunakan kubit topologis, yang distabilkan dengan memanipulasi struktur dan melingkupinya dengan senyawa kimia yang melindunginya dari gangguan di luar.

Bagaimana cara kerja komputasi kuantum?

Komputer kuantum memiliki tiga bagian utama:

  • Area yang menyimpan kubit
  • Metode untuk mentransfer sinyal ke kubit
  • Komputer klasik untuk menjalankan program dan mengirim instruksi

Untuk beberapa metode penyimpanan kubit, unit yang menyimpan kubit disimpan pada suhu di atas nol mutlak untuk memaksimalkan koherensi dan mengurangi interferensi. Tipe lain dari perumahan kubit menggunakan ruang vakum untuk membantu meminimalkan getaran dan menstabilkan kubit.

Sinyal dapat dikirim ke kubit menggunakan berbagai metode, termasuk microwave, laser, dan voltase.

Penggunaan komputer kuantum dan area aplikasi

Komputer kuantum tidak dapat melakukan semua hal secara lebih cepat dari komputer klasik, tetapi pada beberapa area komputer kuantum memiliki potensi untuk membuat dampak yang besar.

Simulasi kuantum

Komputer kuantum bekerja sangat baik untuk memodelkan sistem kuantum lainnya karena menggunakan fenomena kuantum dalam komputasi mereka. Hal ini berarti bahwa sistem dapat menangani kompleksitas dan ambiguitas sistem yang akan membebani komputer klasik. Contoh sistem kuantum yang dapat kami jadikan model meliputi fotosintesis, superkonduktivitas, dan formasi molekuler kompleks.

Kriptografi

Kriptografi klasik—seperti algoritme Rivest–Shamir–Adleman (RSA) yang banyak digunakan untuk mengamankan transmisi data—bergantung pada intraktabilitas masalah seperti faktorisasi bilangan bulat atau logaritma diskrit. Kebanyakan masalah ini dapat diatasi dengan lebih efisien menggunakan komputer kuantum.

Pengoptimalan

Pengoptimalan adalah proses menemukan solusi terbaik untuk masalah dengan hasil dan batasan yang diinginkan. Dalam bidang sains dan industri, keputusan penting dibuat berdasarkan faktor-faktor seperti biaya, kualitas, dan waktu produksi—semuanya dapat dioptimalkan. Dengan menjalankan algoritma pengoptimalan yang terinspirasi kuantum pada 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 aliran lalu lintas, penetapan gerbang pesawat, pengiriman paket, dan penyimpanan energi.

Pembelajaran mesin kuantum

Pembelajaran mesin pada komputer klasik sedang merevolusi dunia sains dan bisnis. Namun, melatih model pembelajaran mesin membutuhkan biaya komputasi yang tinggi, dan hal ini telah menghambat cakupan dan pengembangan bidang ini. Untuk mempercepat kemajuan di area ini, kami sedang mencari cara untuk merancang dan menerapkan perangkat lunak kuantum yang memungkinkan pembelajaran mesin lebih cepat.

Cari

Algoritma kuantum yang dikembangkan pada 1996 secara dramatis meningkatkan solusi untuk pencarian data tidak terstruktur, menjalankan pencarian dengan lebih sedikit langkah daripada yang dapat dilakukan algoritma klasik.

Sumber daya Azure Quantum

Build quantum solutions today as an early adopter of Azure Quantum Preview, a full-stack open cloud ecosystem. Access software, hardware, and pre-built solutions and start developing on a trusted, scalable, and secure platform.