KORELASI.CO – Setiap 14 April, masyarakat dunia memperingati World Quantum Day untuk mengenal ilmu pengetahuan dan teknologi kuantum. Momentum ini menjadi kesempatan untuk memahami perkembangan teknologi yang berpotensi mengubah cara manusia mengolah informasi.
Salah satu bidang yang menarik perhatian adalah komputasi kuantum. Teknologi ini menawarkan pendekatan berbeda dari komputer konvensional dengan memanfaatkan prinsip fisika kuantum.
Perkembangan pengolahan informasi sendiri telah berlangsung selama berabad-abad. Manusia awalnya menggunakan alat sederhana, seperti sempoa, sebelum mengembangkan komputer mekanis, elektromekanis, hingga perangkat elektronik modern.
Dalam komputasi klasik, komputer menggunakan bit sebagai unit dasar informasi. Bit merepresentasikan nilai biner 0 atau 1. Sementara itu, model komputasi mesin Turing yang diperkenalkan Alan Turing turut membentuk landasan teoretis ilmu komputer modern.
Komputer kuantum menggunakan quantum bit atau qubit sebagai unit informasi. Berkat prinsip mekanika kuantum, sistem ini dapat memanfaatkan karakteristik yang berbeda dari bit klasik untuk menjalankan algoritma tertentu.
Meski menawarkan potensi baru, komputer kuantum tidak otomatis mengungguli komputer klasik dalam semua pekerjaan. Keunggulannya bergantung pada jenis persoalan dan algoritma yang digunakan.
Tiga Bidang dalam Teknologi Kuantum
Teknologi kuantum mencakup tiga bidang utama, yakni komputasi kuantum, komunikasi kuantum, dan penginderaan kuantum atau quantum sensing. Masing-masing memiliki tujuan dan tantangan teknis yang berbeda.
Komputasi kuantum berfokus pada pemrosesan informasi menggunakan prinsip mekanika kuantum. Sementara itu, komunikasi kuantum mengeksplorasi cara memanfaatkan sifat kuantum untuk komunikasi dan pengamanan informasi.
Adapun quantum sensing memanfaatkan fenomena kuantum untuk melakukan pengukuran secara presisi. Penerapannya berpotensi mendukung berbagai bidang, termasuk navigasi, penelitian material, dan pengukuran medan fisik.
Tingkat kesiapan ketiga bidang tersebut berbeda-beda. Karena itu, penilaian mengenai kesiapan penerapan masing-masing teknologi perlu mempertimbangkan jenis aplikasi dan perkembangan risetnya.
Ancaman terhadap Keamanan Digital
Kemajuan komputasi kuantum juga mendorong para peneliti mengevaluasi keamanan sistem digital. Sejumlah algoritma kriptografi yang digunakan saat ini, termasuk RSA dan kriptografi berbasis kurva eliptik, berpotensi menghadapi ancaman jika komputer kuantum kelak mencapai kemampuan tertentu.
Ancaman tersebut tidak berarti seluruh sistem keamanan digital akan langsung kehilangan perlindungan. Risiko bergantung pada kemampuan perangkat kuantum, algoritma yang digunakan, dan sistem keamanan yang diterapkan.
Untuk mengantisipasi perkembangan tersebut, para peneliti mengembangkan post-quantum cryptography atau kriptografi pascakuantum. Pendekatan ini bertujuan melindungi informasi menggunakan algoritma kriptografi yang dirancang agar tetap aman terhadap serangan komputer klasik maupun kuantum.
Selain itu, terdapat metode distribusi kunci kuantum atau Quantum Key Distribution (QKD). Salah satu protokol yang terkenal adalah BB84, yang diperkenalkan Charles H. Bennett dan Gilles Brassard pada 1984.
Protokol BB84 memanfaatkan prinsip mekanika kuantum untuk mendistribusikan kunci kriptografi. Dalam kondisi yang sesuai, penerima dapat mendeteksi gangguan yang menunjukkan kemungkinan adanya penyadapan.
Meski demikian, QKD dan kriptografi pascakuantum merupakan pendekatan berbeda. QKD menggunakan mekanisme kuantum untuk mendistribusikan kunci, sedangkan kriptografi pascakuantum mengandalkan algoritma matematika yang dirancang untuk menghadapi ancaman komputasi kuantum.
Mengapa Komputer Klasik Tetap Dibutuhkan?
Kemajuan teknologi kuantum tidak berarti komputer klasik akan kehilangan fungsinya. Sebaliknya, kedua teknologi tersebut berpotensi saling melengkapi dalam sistem komputasi masa depan.
Perbedaannya dapat dipahami melalui analogi CPU dan GPU. CPU menangani berbagai tugas umum, sedangkan GPU unggul dalam jenis pekerjaan tertentu yang membutuhkan pemrosesan paralel.
Komputer kuantum juga memiliki karakteristik khusus. Sistem ini berpotensi membantu menyelesaikan persoalan tertentu yang sulit ditangani komputer klasik dengan metode konvensional.
Namun, komputer klasik tetap menjalankan berbagai tugas sehari-hari, mulai dari pengolahan dokumen hingga pengoperasian aplikasi. Bahkan, sistem komputasi kuantum juga membutuhkan perangkat klasik untuk mengendalikan eksperimen, memproses hasil pengukuran, dan mendukung sejumlah tahapan perhitungan.
Dengan demikian, perkembangan kedua teknologi tersebut lebih tepat dipandang sebagai perluasan pilihan komputasi. Pengguna dapat memanfaatkan pendekatan yang sesuai dengan karakteristik setiap persoalan.
Perkembangan Riset di Indonesia
Indonesia menghadapi tantangan sekaligus peluang dalam mengembangkan penelitian kuantum. Penguatan sumber daya manusia, fasilitas penelitian, dan kerja sama antar-institusi menjadi bagian penting dari upaya tersebut.
Berdasarkan informasi dalam bahan awal, perhatian terhadap bidang ini di Indonesia mulai tumbuh sejak awal 1990-an. Saat itu, sumber referensi mengenai teknologi kuantum masih relatif terbatas.
Perkembangan riset global kemudian mendorong minat terhadap bidang tersebut. Perusahaan teknologi seperti IBM dan Google juga mengembangkan berbagai platform komputasi kuantum serta melakukan penelitian untuk meningkatkan kemampuan perangkatnya.
Di Indonesia, bahan awal menyebut kolaborasi penelitian yang melibatkan Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN), Telkom University, dan Institut Teknologi Bandung (ITB) mulai dibangun pada 2022.
Kerja sama tersebut berpotensi mendukung penelitian, pertukaran pengetahuan, dan pengembangan komunitas ilmiah. Namun, rincian program, capaian, serta status kolaborasi perlu merujuk pada publikasi resmi masing-masing institusi.
Bahan awal juga menyebut ITB memiliki laboratorium kuantum di Labtek V untuk mengembangkan sistem komputer kuantum dengan dua qubit. Informasi mengenai fasilitas dan capaian tersebut perlu diverifikasi melalui sumber resmi sebelum publikasi.
Penelitian di bidang ini mencakup pengembangan algoritma serta eksperimen menggunakan sistem dengan jumlah qubit terbatas. Selain itu, quantum sensing dapat menjadi salah satu bidang yang layak dieksplorasi sesuai kemampuan fasilitas dan kebutuhan penelitian di Indonesia.
Peluang Penggabungan Kuantum dan AI
Kecerdasan buatan atau artificial intelligence (AI) dan teknologi kuantum merupakan dua bidang berbeda. Meski demikian, para peneliti mulai mengeksplorasi kemungkinan menggabungkan keduanya melalui konsep quantum AI.
Salah satu pendekatannya adalah quantum machine learning, yang mempelajari penggunaan metode komputasi kuantum dalam proses pembelajaran mesin. Peneliti mengkaji apakah pendekatan tersebut dapat memberikan keuntungan untuk persoalan tertentu.
Di sisi lain, model AI modern membutuhkan sumber daya komputasi yang besar untuk melatih dan menjalankan berbagai proses. Kondisi ini mendorong penelitian mengenai kemungkinan penggunaan perangkat kuantum dalam sebagian tugas komputasi.
Namun, potensi tersebut belum membuktikan bahwa komputer kuantum dapat mempercepat semua model AI. Peneliti masih perlu menguji keunggulan setiap pendekatan melalui algoritma, perangkat keras, dan kasus penggunaan yang relevan.
Karena itu, hubungan antara kedua bidang ini bergantung pada kemampuan perangkat dan kesesuaian algoritma. Pengembangan lebih lanjut diperlukan untuk menentukan aplikasi yang benar-benar memberikan manfaat praktis.
Tantangan dan Masa Depan Riset
Peringatan World Quantum Day dapat mendorong masyarakat memahami perkembangan teknologi kuantum secara lebih luas. Bidang ini tidak hanya berkaitan dengan komputer, tetapi juga komunikasi, penginderaan, dan keamanan informasi.
Pengembangan teknologi tersebut memerlukan dukungan sumber daya manusia, infrastruktur, pendanaan riset, dan kolaborasi ilmiah. Selain itu, peneliti perlu mengatasi berbagai kendala teknis sebelum sejumlah aplikasi dapat digunakan secara luas.
Bagi Indonesia, penguatan pendidikan dan kerja sama antar-institusi dapat membantu membangun kapasitas penelitian. Langkah tersebut juga dapat memperluas pemahaman masyarakat mengenai peluang dan keterbatasan teknologi kuantum.
Pada akhirnya, komputasi kuantum menawarkan pendekatan baru untuk menyelesaikan persoalan tertentu. Namun, teknologi ini masih berkembang dan tidak menggantikan seluruh fungsi komputer klasik. Kedua pendekatan tersebut berpotensi bekerja berdampingan untuk mendukung kebutuhan komputasi di masa depan. (Red)
