Quantum selalu terdengar misterius. Huruf Q saja sudah misterius. Quantum sudah menjadi populer, dijadikan merk, tetapi sebetulnya tidak dimengerti. Quantum berlawanan dari fisika klasik dan semua intuisi kita. Engineering menghindari ilmu ini karena terlalu teoritis dan tidak bisa diaplikasi. Tapi ini mungkin adalah satu-satunya harapan untuk menghindari akhir dari kemajuan komputer.

Meskipun kita selalu heran melihat model komputer baru muncul setiap bulan, secara teoritis ini ada ujungnya. Komputasi masa kini - komputer konvensional - dikerjakan oleh transistor, dan kecepatannya bergantung pada ukuran transistor. Kemajuan komputer yang sampai sekarang terjadi adalah karena transistor menjadi semakin kecil. Gordon Moore, co-founder dari Intel, pada tahun 60-an berkata, jumlah transistor per inchi persegi akan berlipat dua kali setiap tahun.

Suatu hari transistor itu bisa menjadi sebesar satu atom dan Richard Feynmann, fisikawan terhebat sejak Albert Einstein, berpendapat bahwa ini adalah ukuran transistor terkecil yang mungkin. Tentunya ini keberhasilan luar bisa untuk mencapai ukuran itu, namun apakah ini betul-betul akhir dari kemajuan komputer? Tidak, dengan adanya Quantum Computer. Quantum Computer, berbeda dengan banyak istilah lain, memang memakai fenomena quantum yang tidak bisa ditiru komputer konvensional. Ini bukan pengembangan komputer biasa, melainkan konsep yang baru sama sekali.

Quantum Computer dapat memproses jauh lebih cepat daripada komputer konvensional. Pada dasarnya, quantum computer dapat memproses secara paralel, sehingga berkomputasi jauh lebih cepat. Untuk 1.000.000 data, komputer convensional perlu 500.000 perhitungan, sedangkan Quantum Computer hanya perlu 1000. Artinya, bisa 500 kali lebih cepat! Ini hanya bisa dicapai dengan teori Quantum. Quantum, berlawanan dari intuisi kita, berkata bahwa tidak ada sesuatu yang pasti. Sebuah partikel tidak bisa dikatakan pasti berada di suatu tempat, melainkan hanya probabilitas yang disebut fungsi gelombang.

 

Kalau kita mencoba mencari atom dengan mikroskop tercanggih pun, kita tidak akan bisa tahu persis di mana atom itu berada. Ini bukan kekurangan pada alat, ini adalah sifat alam itu sendiri yang aneh. Pada saat diamati, fungsi gelombang ini runtuh dan partikel itu menjadi nyata (karena itu, kita tidak pernah melihat sebuah fungsi gelombang). Misal sesuatu partikel hanya mungkin bisa berada dalam dua kondisi A atau B. Kalau kita amati, akan kita peroleh A atau B, bergantian. Namun selama tidak diamati, partikel itu akan berada pada A dan B bersamaan (partikel itu berada dalam superposisi dari A dan B).

Seperti seseorang bingung memilih antara ayam dan ikan di restoran, dia akan selama mungkin menahan keputusan dan melihat menu terus, berpikir, sampai saat pelayan datang dan dia akhirnya harus memesan salah satu. Tetapi sebelum pelayan (pengamat) datang, dia berada dalam superposisi dari ayam dan ikan.

Erwin Schrvdinger, penemu prinsip ketidakpastian ini, dalam eksperimen khayalan Schrvdinger's Cat, bahkan membuktikan bahwa sebelum diamati, kucing dalam eksperimennya bisa berada dalam keadaan hidup dan mati sekaligus - hidup juga dan mati juga!

Sifat yang aneh dan membingungkan ini justru diandalkan Quantum Computer. Sehebat-hebatnya komputer konvensional, dia selalu bekerja dengan bits, angka biner yang hanya bisa 1 atau 0. Quantum Computer bisa lepas dari restriksi ini, karena bisa berada dalam keadaan superposisi 1 dan 0 pada saat yang sama. Angka ini dinamai qubits (quantum bits, tentunya) yang bisa 1, bisa 0 atau bisa berada di antara 1 dan 0 - ingat, ini bukan berarti 0,6 melainkan 60% probabilitas A dan 40% probabilitas B.

Qubits yang digunakan adalah spin dari atom atau elektron. Spin yang tidak ada analogi di fisika klasik adalah sifat suatu partikel yang memiliki dua alternatif, up atau down. Kita bisa menganggap bahwa up adalah 1 dan down adalah 0. Selama tidak diamati, qubits bisa berada dalam superposisi dari up dan down, dan berinteraksi dengan qubits lain. Dua qubits bisa berada dalam empat keadaan sekaligus: 00, 10, 01 dan 11; empat qubits bisa delapan keadaan sekaligus. Sebuah quantum computer dengan 100 qubits bisa memproses 2100 keadaan bersamaan, sama seperti komputer konvensional dengan 1030 prosesor!

Apakah betul Quantum Computer ini bisa dibuat? Jawabannya, Quantum Computer sudah pernah dibuat! Tahun 2000, IBM sudah membuat quantum computer dengan 5 qubits dengan atom sebagai prosesornya.

Pertanyaanya kini, apakah quantum computer ini bisa ekonomis untuk semua orang? Dengan potensi yang luar biasa, tentunya quantum tidak hanya dilirik oleh fisika teori tapi juga oleh engineering. Suatu hari, dan mungkin tidak lama lagi, kita bisa saja melihat Quantum Computer bukan sebagai impian tapi sebagai kuliah teknik.

Aree Witoelar, Alumnus Teknik Fisika ITB, sedang menyelesaikan program Master di University of Groningen, Belanda.