Komputer Kuantum, Meniti Tepi Terdepan Teknologi
Komputer kuantum menjanjikan perubahan masif terhadap umat manusia; dari penemuan obat-obatan baru, penanganan perubahan iklim, hingga keamanan siber mutakhir.
Untuk sebuah perangkat yang disebut berteknologi paling kompleks dan canggih di dunia, bentuk telanjang komputer kuantum lebih mirip kandelir emas bertingkat dengan ratusan pipa dan kabel logam yang saling terhubung. Sederhananya, benda ini cocoknya digantung di salah satu ruangan Istana Versailles Perancis.
Digantung pada sebuah kerangka aluminium setinggi sekitar 1 meter, kandelir emas ini kontras dengan sekelilingnya di ”ruang tamu” Thomas J Watson Research Center di Yorktown Heights, New York, Amerika Serikat, yang lebih mirip ruangan coworking space yang trendi.
Alhasil, kandelir ini langsung menyita perhatian para wartawan yang diundang ke kantor pusat IBM Research, yang merupakan divisi riset dan penelitian dari raksasa teknologi dunia IBM, pada akhir Mei 2022.
Bagian utama komputer yang berbentuk kandelir ini sesungguhnya hanyalah sistem pendingin untuk prosesor kuantum berukuran ibu jari yang berada di ujung bawah rangkaian kandelir ini.
Sistem pendingin ini dibutuhkan untuk menjalankan prosesor kuantum yang notabene harus didinginkan hingga mendekati 0 kelvin atau suhu terendah di jagat raya. ”Kalau sedang beroperasi, komputer ini lebih dingin dari luar angkasa,” tutur Doug McClure, peneliti IBM Research yang bertugas menjadi pemandu, Senin (23/5/2022) siang itu.
Ketika wartawan diajak untuk melihat komputer kuantum yang telah ”dikemas”, kandelir ini terselubungi oleh tabung metal mengkilap yang tergantung di sebuah kubus kaca berukuran 2,5 meter. Benar-benar terlihat bagaikan perangkat yang ada pada film science-fiction.
Itulah IBM Q System One, komputer kuantum komersial pertama di dunia, yang dirilis pada 2019. Kini ada 22 unit IBM Q System One di dunia; mayoritas di fasilitas IBM di Poughkeepsie New York serta ada dua unit yang berada di lab IBM di Jerman dan Jepang.
Memangnya komputer kuantum bisa apa sih? Sampai seribet itu. Komputer kuantum bisa melakukan perhitungan yang tidak bisa dilakukan oleh komputer klasik atau misalnya pun bisa akan membutuhkan waktu yang sangat lama.
Nah, apa itu komputer klasik? Contoh komputer klasik adalah laptop yang dipakai untuk mengetik tulisan ini, ponsel pintar Anda, sampai server KPU, itu semua adalah komputer klasik.
"Quantum supremacy?"
Keunggulan komputer kuantum dibandingkan komputer klasik biasa disebut dengan istilah quantum supremacy atau supremasi kuantum. Meski komputer kuantum mulai muncul sejak 25 tahun yang lalu, sejumlah contoh keunggulannya baru bisa dicapai dalam 3-4 tahun terakhir.
Contohnya, pada 2020, tim dari University of Science and Technology of China (USTC) yang dipimpin fisikawan Jian-Wei Pan mengklaim telah mencapai quantum supremacy melalui komputer kuantumnya.
Operasi yang dilakukan oleh komputer kuantum milik mereka dalam waktu 20 detik diyakini akan membutuhkan waktu hingga 600 juta tahun jika dilakukan oleh superkomputer saat ini.
Keunggulan semacam ini didapatkan melalui paradigma komputasi yang berbeda dengan komputer klasik. Jika komputer klasik mengolah informasi dalam bentuk bit, komputer kuantum menggunakan quantum bit atau biasa disebut qubit.
Apa bedanya? Bit menyimpan informasi dalam bentuk biner 0 atau 1, tetapi qubit, dengan karakteristik yang disebut superposition, bisa berada dalam kondisi 0 dan 1 dalam waktu bersamaan.
Hal ini membuat komputer kuantum secara teoretis akan bisa melakukan operasi yang mustahil bagi komputer klasik.
Meski demikian, para peneliti IBM meyakini bahwa komputer kuantum tidak akan menggantikan prosesor klasik sepenuhnya di masa depan.
Vice President IBM Quantum Scott Crowder mengatakan, untuk mencapai potensi maksimum, komputer klasik dan kuantum harus bekerja bersamaan.
”Ketika komputer kuantum usai memproses suatu informasi, diperlukan komputer klasik untuk menerjemahkan aliran datanya. Jadi, di masa depan, komputer klasik tetap akan dibutuhkan,” kata Crowder.
Pemahaman ini yang membuat IBM, meski sejumlah penelitinya juga menjadi pionir teknologi komputer kuantum, tidak pernah menyukai istilah quantum supremacy.
Simulasi alam
Lalu selain ”sekadar” melakukan operasi matematika rumit, sebetulnya di bidang apa komputer kuantum akan benar-benar berguna?
Kutipan fisikawan legendaris, Richard Feynman, mungkin tepat untuk menjelaskan potensi utama komputer kuantum.
”Nature isn’t classical, dammit, and if you want to make a simulation of nature, you’d better make it quantum mechanical. And by golly, it’s a wonderful problem because it doesn’t look so easy.”
Menyimulasikan alam menjadi kekuatan utama komputer kuantum; karena atom dan partikel penyusun dunia kita saat ini bekerja dalam ranah kuantum.
Bidang kimia menjadi hal paling jelas mendapat keuntungan dalam penggunaan komputer kuantum. ”(Dengan komputer kuantum), Sebuah perusahaan bisa melakukan simulasi atom dan reaksinya yang sangat presisi dan akurat untuk mendapatkan material baru, misalnya,” kata Crowder.
Simulasi reaksi kimia yang akurat juga diyakini akan mengakselerasi penemuan obat-obatan baru yang jauh lebih baik dari saat ini.
Dalam presentasi Jerry Chow, Director of Quantum Infrastructure IBM Research, komputer kuantum berpotensi meningkatkan nilai industri farmasi hingga mencapai 80 miliar dollar AS atau sekitar Rp 1.160 triliun.
Dengan simulasi material, kemungkinan untuk menemukan teknologi membran yang dapat digunakan untuk menyerap karbon dioksida dari atmosfer juga terbuka.
Enkripsi server jadi mentah
Di sisi lain, komputer kuantum juga memberikan ancaman baru. Kemampuan kalkulasinya yang luar biasa membuat komputer kuantum mampu mementahkan sistem enkripsi yang digunakan untuk menyamarkan password atau kode sandi yang digunakan berbagai server platform media sosial, perbankan, hingga lembaga pemerintahan di seluruh dunia.
Chow mengatakan, sistem enkripsi yang umum digunakan memiliki basis sebuah perhitungan matematika—problem faktorisasi—yang sangatlah sulit bagi komputer biasa. Namun, dengan komputer kuantum, hal ini bisa diselesaikan dengan sangat cepat.
”Ini memiliki dampak yang sangat besar untuk bidan keamanan siber, misalnya. Karena, standar kriptografi kita saat ini menggunakan skema faktorisasi seperti ini,” kata Chow.
Bahaya kuantum ini sangat dipahami oleh rekan-rekan Chow di IBM ZSystems, unit IBM yang memproduksi dan menjual produk perangkat keras seperti komputer mainframe dan server.
”Komputer kuantum bisa menyelesaikan problem matematika dalam waktu menit yang kalau dengan komputer biasa membutuhkan waktu hingga ratusan tahun. Ini bakal change the game,” kata Ross Mauri, GM IBM Zsystems.
Mauri mengatakan, hal ini menyebabkan IBM harus memikirkan solusi bagi produk mainframe-nya agar tahan terhadap serangan komputer kuantum.
Terlebih lagi, produk mainframe IBM diklaim digunakan oleh lembaga pemerintahan dari 24 dari 25 negara dengan angka produk domestik bruto (PDB) terbesar; 45 dari 50 bank terbesar di dunia; 8 dari 10 perusahaan telekomunikasi terbesar di dunia, dan 57 dari 100 perusahaan Fortune 100.
Produk mainframe IBM terbaru, Z16, kata Mauri, menjadi sistem pertama yang dianggap aman dari serangan kuantum. Istilahnya, post-quantum safe.
”Ancaman keamanannya bukan dari hacker-hacker rumahan, tetapi aktor negara,” kata Mauri.
Semakin dewasa
Kini teknologi komputer kuantumterus maju menuju kedewasaan. Chow menyebut, komputer klasik sudah sulit untuk menyimulasikan kuantum dengan 10 qubit. Pada November 2021, IBM telah meluncurkan komputer kuantum paling bertenaga, IBM Eagle dengan 127 qubit.
Akhir tahun ini, IBM berencana meluncurkan Osprey dengan 433 qubit. Pada 2025, targetnya adalah komputer kuantum bernama Kookaburra dengan lebih dari 4.000 qubit yang diyakini mulai mampu menjalankan aplikasi kuantum yang lebih canggih. Pada level ini, komputer kuantum dapat mulai mengejewantahkan potensi-potensi kuantum di bidang simulasi alam dan machine learning.
Mungkin saat-saat seperti ini bagi komputer kuantum mirip dengan era akhir 1970-an; hanya tinggal beberapa tahun sebelum pada 1981 IBM meluncurkan IBM PC dan melahirkan standar komputer yang begitu signifikan hingga dipakai sampai saat ini.
Tentu, komputer personal pada saat itu terlihat sungguh terbelakang dibandingkan laptop dan ponsel yang kita pegang. Begitu juga komputer kuantum. Entah seperti apa komputer kuantum di momen kedewasaannya.