Apa itu komputasi kuantum dan bagaimana itu bisa mengubah dunia teknologi

Komputasi kuantum mungkin terdengar seperti jenis perangkat plot sci-fi yang digunakan untuk menjelaskan bagaimana karakter yang dilalui melalui waktu atau menyusut seukuran semut. Tetapi teknologinya sangat nyata, dan Lembah Silikon semakin melompat di kereta kuantum.

Amazon (AMZN), Google (GOOG, GOOGL), dan Microsoft (MSFT) masing -masing mengumumkan chip komputasi kuantum mereka sendiri selama beberapa bulan terakhir. NVIDIA (NVDA) sedang bersiap untuk menjadi tuan rumah hari kuantum pertamanya sebagai bagian dari konferensi pengembang GTC tahunan pada 20 Maret. IBM (IBM), Intel (INTC), dan sejumlah perusahaan yang berfokus pada kuantum juga memiliki keripik mereka sendiri.

Komputer kuantum diharapkan dapat menyelesaikan perhitungan dalam beberapa menit dan jam yang akan mengambil komputer klasik, jenis yang Anda dan saya gunakan setiap hari, ribuan tahun untuk menyelesaikannya. Apa artinya itu dalam arti praktis? Potensi kemajuan besar -besaran dalam ilmu material, kimia, kedokteran, dan banyak lagi. Bagaimanapun, para ilmuwan dan peneliti akan dapat menjalankan perhitungan yang seharusnya hanya dapat mereka impikan dengan komputer saat ini.

Tapi apa sebenarnya komputer kuantum, dan apa yang membuatnya begitu istimewa? Kami punya jawaban yang Anda cari.

Untuk lebih memahami komputer kuantum, mari kita bicara tentang komputer klasik terlebih dahulu. Laptop, smartphone, heck, bahkan smartwatch Anda memiliki prosesor yang dikenal sebagai Central Processing Unit (CPU). Ini adalah otak komputer modern.

Setiap CPU memiliki apa yang disebut transistor. Pikirkan transistor sebagai sakelar kecil di dalam komputer Anda yang bereaksi terhadap sinyal listrik. Anda mungkin mendengar para pembuat chip membual tentang berapa miliaran transistor yang dimiliki chip mereka. Apple berbicara 28 miliar transistor pada chip M4 untuk Mac dan iPad -nya, sementara Nvidia mengatakan chip Blackwell -nya memiliki 208 miliar transistor.

CPU menerjemahkan aplikasi dan program yang Anda gunakan setiap hari melalui pulsa listrik menggunakan apa yang dikenal sebagai kode biner, semacam bahasa mesin yang terdiri dari 1s dan 0s. Masing -masing 1 dan 0 disebut sedikit.

String bit membentuk serangkaian instruksi kompleks yang, setelah berjalan melalui bahasa pemrograman modern, diterjemahkan ke dalam video dan gambar yang Anda lihat di layar Anda, game yang Anda mainkan, dan aplikasi yang Anda gunakan sepanjang hari kerja.

Satu rangkaian pulsa listrik dapat melakukan perjalanan melalui transistor chip, menciptakan berbagai 1 dan 0s di sepanjang jalan. Chip kemudian akan menafsirkan sinyal -sinyal tersebut untuk mengakses memori atau penyimpanan komputer Anda. Seiring meningkatnya perintah dalam kompleksitas, mereka dapat menafsirkan semuanya dari gesek jari Anda di layar ponsel Anda hingga apa yang harus dilakukan ketika Anda mengklik tautan di situs web.

Sistem biner ini digunakan di seluruh komputasi, apakah itu komputer rumah Anda, peralatan medis, mobil, atau hampir semua teknologi lainnya yang memerlukan CPU.

Komputer kuantum, bagaimanapun, menggunakan objek subatomik yang dikenal sebagai bit kuantum, atau qubit, bukan bit klasik. Ini adalah cara yang sama sekali berbeda untuk menyimpan dan memproses data. Daripada ada sebagai 1 atau 0 seperti sedikit, qubit dapat ada sebagai 1 dan 0 atau kombinasi keduanya pada saat yang sama, berkat apa yang disebut superposisi.

“Pikirkan qubit sebagai bola,” jelas Oskar Painter, Direktur Quantum Hardware di Amazon Web Services. “Ada kutub utara dan selatan, dan itu bisa berupa kombinasi 0 dan 1 secara bersamaan.”

Untuk membuat segalanya lebih aneh, para ilmuwan tidak benar -benar tahu apakah qubit adalah 1 atau 0 sampai mereka mengamatinya.

“Di dunia kuantum, sistem itu sendiri dapat secara bersamaan berada di beberapa negara bagian yang berbeda,” asisten profesor NYU dari Fisika Terapan Rupak Chatterjee kepada Yahoo Finance. “Dan sampai kita mengukur, kita tidak benar -benar tahu, tentu saja, keadaan persis di dalamnya.”

Kemampuan untuk ada sebagai 1 dan 0 memungkinkan apa yang disebut pemrosesan paralel, yang memungkinkan komputer kuantum untuk menyelesaikan perhitungan lebih cepat daripada komputer klasik.

Ada banyak cara untuk memanipulasi qubit, apakah itu melalui sistem superkonduktor yang menurunkan suhu di sekitar qubit ke dekat nol absolut, menggunakan laser untuk berinteraksi dengan atom, atau mengambil keuntungan dari partikel cahaya – foton – dalam ruang hampa ekstrem.

Mesin raksasa, emas, gurita yang tampak Anda lihat yang sering disebut sebagai komputer kuantum? Mereka sebagian besar sistem pendingin bekerja dengan qubit superkonduktor untuk memastikan mereka cukup dingin untuk beroperasi dengan benar.

Terlebih lagi, komputer kuantum tidak ada sendiri. Mereka terhubung ke komputer tradisional, yang mengontrol bagaimana sistem kuantum harus berinteraksi dengan qubit dan memberikan pembacaan kinerjanya.

Jadi, komputer kuantum dapat menggunakan superposisi Qubit untuk memproses perhitungan dengan kecepatan yang sangat cepat dibandingkan dengan komputer klasik kami. Lalu mengapa kita belum menggunakannya untuk menyelesaikan masalah paling kompleks di dunia? Karena kesalahan kuantum.

“(Qubit) sangat, sangat rapuh,” jelas Sridhar Tayur, profesor manajemen operasi di Sekolah Bisnis Tepper Universitas Carnegie Mellon. “Anda tidak dapat memiliki 0 dan 1 pada saat yang sama jika berinteraksi dengan lingkungan.”

Lihat, karena qubit ada dalam skala kecil, mereka sangat rentan terhadap gangguan dari dunia luar. Itu berarti bahkan satu atom pun dapat membuang qubit, menyebabkannya kehilangan informasi – bahwa 1 dan 0.

Menurut Painter, sistem kuantum dapat memiliki kesalahan setiap 300 operasi kuantum. Agar komputer kuantum bermanfaat, meskipun, ia hanya dapat menunjukkan kesalahan setiap triliun operasi. Itu perbedaan dramatis.

Untuk mengatasi hal ini, perusahaan menggunakan apa yang dikenal sebagai koreksi kesalahan kuantum. Microsoft, Google, dan Amazon fokus pada ini dengan chip terbaru mereka. Gagasan di balik koreksi kesalahan kuantum adalah menggunakan qubit yang berlebihan.

“Jika saya ingin melindungi satu qubit informasi, saya harus benar -benar mereplikasi 1.000 kali untuk mendapatkan satu barang, apa yang kita sebut qubit logis,” kata Painter.

Tapi itu membutuhkan banyak sumber daya. Para peneliti sedang bekerja untuk mengatasi masalah ini, tetapi sampai mereka dapat, komputer kuantum tidak akan cukup andal untuk digunakan untuk perhitungan yang terkait dengan kimia, untuk membantu menemukan senyawa baru, atau untuk memahami bagaimana atom berinteraksi satu sama lain.

Sementara komputer kuantum bermanfaat untuk menjalankan algoritma spesifik dan memecahkan masalah yang sangat kompleks, mereka tidak akan menggantikan superkomputer klasik bahkan setelah peneliti dapat mengatasi masalah ini dengan kesalahan kuantum.

Itu karena mereka tidak dimaksudkan untuk melakukan hal -hal seperti menjalankan aplikasi favorit Anda lebih cepat dari ponsel cerdas Anda. Terlebih lagi, tidak ada alasan untuk menggunakan komputer kuantum untuk tugas seperti itu ketika komputer klasik dirancang untuk menangani hal itu.

Dengan kata lain, jangan berharap untuk pulang, nyalakan komputer kuantum pribadi Anda, dan mulai streaming Netflix. Roku Anda dapat menanganinya dengan baik.

Email Daniel Howley di dhowley@yahoofinance.com. Ikuti dia di Twitter di @Danielhowley.

Klik di sini untuk berita teknologi terbaru yang akan berdampak pada pasar saham

Baca berita keuangan dan bisnis terbaru dari Yahoo Finance