Komputasi kuantum

Komputasi kuantum adalah jenis komputasi yang operasinya dapat memanfaatkan fenomena mekanika kuantum, seperti superposisi, interferensi, dan keterikatan. Perangkat yang melakukan komputasi kuantum dikenal sebagai komputer kuantum.^[1][2] Meskipun komputer kuantum saat ini terlalu kecil untuk mengungguli komputer biasa (klasik) untuk aplikasi praktis, realisasi yang lebih besar diyakini mampu memecahkan masalah komputasi tertentu, seperti faktorisasi bilangan bulat (yang mendasari enkripsi RSA), yang secara substansial lebih cepat daripada komputer klasik. Studi tentang komputasi kuantum adalah subbidang ilmu informasi kuantum.

Ada beberapa model komputasi kuantum, dengan sirkuit kuantum adalah yang paling banyak digunakan. Model lain termasuk mesin Turing kuantum, anil kuantum, dan komputasi kuantum adiabatik. Sebagian besar model didasarkan pada bit kuantum, atau "qubit," yang agak analog dengan bit dalam komputasi klasik. Qubit dapat berada dalam keadaan kuantum 1 atau 0, atau dalam superposisi dari keadaan 1 dan 0. Namun, ketika diukur, selalu 0 atau 1; probabilitas salah satu hasil tergantung pada keadaan kuantum qubit tepat sebelum pengukuran. Salah satu model yang tidak menggunakan qubit adalah komputasi kuantum variabel kontinu.

Upaya untuk membangun komputer kuantum fisik berfokus pada teknologi seperti transmon, perangkap ion, dan komputer kuantum topologi, yang bertujuan untuk menciptakan qubit berkualitas tinggi.^[3] Qubit ini dapat dirancang secara berbeda, tergantung pada model komputasi komputer kuantum penuh, apakah gerbang logika kuantum, anil kuantum, atau komputasi kuantum adiabatik digunakan. Saat ini ada sejumlah kendala signifikan untuk membangun komputer kuantum yang berguna. Sangat sulit untuk mempertahankan keadaan kuantum qubit, karena mereka mengalami dekoherensi kuantum. Oleh karena itu, komputer kuantum memerlukan koreksi kesalahan.^[4][5]

Setiap masalah komputasi yang dapat diselesaikan oleh komputer klasik juga dapat diselesaikan oleh komputer kuantum.^[6] Sebaliknya, setiap masalah yang dapat diselesaikan oleh komputer kuantum juga dapat diselesaikan oleh komputer klasik, setidaknya pada prinsipnya diberikan waktu yang cukup. Dengan kata lain, komputer kuantum mematuhi tesis Church–Turing. Hal ini berarti bahwa meskipun komputer kuantum tidak memberikan keuntungan tambahan dibandingkan komputer klasik dalam hal komputasi, algoritma kuantum untuk masalah tertentu memiliki kompleksitas waktu yang jauh lebih rendah daripada algoritma klasik yang diketahui terkait. Khususnya, komputer kuantum diyakini dapat dengan cepat memecahkan masalah tertentu yang tidak dapat dipecahkan oleh komputer klasik dalam jumlah waktu yang layak—suatu prestasi yang dikenal sebagai "supremasi kuantum." Studi tentang masalah kompleksitas komputasi sehubungan dengan komputer kuantum dikenal sebagai teori kompleksitas kuantum.

1. ^ Hidary 2019, hlm. 3.
2. ^ Nielsen & Chuang 2010, hlm. 1.
3. ^ National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine (U.S.) 2019, hlm. 2–13.
4. ^ Franklin & Chong 2004, hlm. 247–266.
5. ^ Pakkin & Coles 2019.
6. ^ Nielsen & Chuang 2010, hlm. 29.