10 Aplikasi Komputer Kuantum Masa Depan yang Tak Terduga

Komputasi kuantum adalah tren utama dalam ilmu komputer. Sungguh mencengangkan untuk berpikir bahwa semuanya dimulai dari mengamati sifat-sifat aneh cahaya! Ada beberapa pelopor dalam komputasi kuantum, yang utama adalah Richard Feynman — dia menjelaskan bahwa komputer kuantum layak dan mereka adalah masa depan komputasi.

Komputer kuantum telah ada sejak jauh sebelum Anda berpikir. Perhitungan kuantum pertama dilakukan pada tahun 1997, menggunakan NMR pada molekul kloroform.Saat ini, kami telah mencoba menampar kata kunci "kuantum" pada apa saja. Meski begitu, masih ada beberapa aplikasi — dalam daftar yang tak ada habisnya — yang benar-benar membingungkan.

10. Meningkatkan Pengobatan Kanker


Kanker adalah salah satu penyebab utama kematian di seluruh dunia. Padahal, menurut survei terbaru dari Organisasi Kesehatan Dunia (WHO), kanker pernafasan saja merenggut 1,7 juta nyawa pada 2016. Namun, jika dikenali secara dini, peluang kesembuhan lewat pengobatan jauh lebih tinggi. Ada banyak cara pengobatan kanker. Salah satunya adalah menghilangkannya dengan operasi; yang lainnya adalah melalui radioterapi.

Pengoptimalan sinar sangat penting dalam radioterapi, karena penting untuk memastikan bahwa kerusakan pada sel dan jaringan sehat sekecil mungkin di dekat daerah kanker. Ada banyak metode optimasi untuk radioterapi di masa lalu yang menggunakan komputer klasik. Pada 2015, para peneliti di Roswell Park Cancer Institute menemukan teknik baru yang menggunakan komputer anil kuantum, seperti yang diproduksi oleh D-Wave, untuk mengoptimalkan radioterapi dengan cara yang tiga hingga empat kali lebih cepat daripada komputer biasa.

9. Arus Lalu Lintas yang Lebih Baik


Banyak dari kita yang terbiasa dengan bangun pagi dan berangkat kerja, hanya untuk menemukan penantian di jalan. Dan kemudian muncul perasaan menakutkan bahwa Anda akan terlambat bekerja. Google telah berupaya untuk memperbaiki masalah ini dengan memantau lalu lintas dan menyarankan rute alternatif kepada penggunanya. Namun, Volkswagen membawanya ke level lain dengan penelitian mereka.

Dalam eksperimen tahun 2017, Volkswagen mencoba mengatasi masalah lalu lintas, bukan melalui pemantauan, melainkan dengan mengoptimalkan arus lalu lintas itu sendiri. Mereka menggunakan teknik Quadratic Unconstraint Binary Optimization (QUBO) dengan komputer anil kuantum untuk menemukan rute optimal untuk sejumlah pilihan dan kemungkinan rute yang dipertimbangkan.

Sejauh ini, mereka telah menguji ini dengan 10.000 taksi di Beijing untuk menunjukkan bagaimana metode mereka dapat mengoptimalkan arus lalu lintas secara signifikan lebih cepat daripada komputer klasik. Namun, banyak orang yang skeptis dengan klaim Volkswagen, karena mereka menggunakan komputer anil kuantum D-Wave untuk melakukan pemrosesan. Banyak ilmuwan menyatakan bahwa anil kuantum yang diproduksi D-Wave tidak menawarkan kecepatan yang signifikan seperti klaim Volkswagen.

8. Cakupan Data Seluler Lebih Baik


Kita semua pernah berada di tempat di mana penerimaan data seluler sangat buruk, dan kami lebih suka menggunakan hotspot WiFi yang lambat itu di dekatnya. Nah, tampaknya sebuah perusahaan bernama Booz Allen Hamilton mungkin saja telah menemukan solusi untuk masalah jangkauan jaringan yang mengerikan, tentunya dengan bantuan komputer kuantum!

Dalam publikasi 2017, mereka menyarankan bahwa cakupan satelit yang optimal cukup sulit untuk diketahui. Ini karena ada banyak kemungkinan kombinasi penyelarasan, dan sangat sulit untuk memeriksa semua kombinasi ini dengan komputer klasik.

Solusinya? Mereka menyarankan bahwa menggunakan teknik QUBO, seperti yang disebutkan sebelumnya, dengan bantuan komputer anil kuantum D-Wave, dapat membantu menemukan posisi jangkauan satelit yang optimal yang diperlukan. Ini tidak berarti bahwa mereka dapat menutupi semua tempat penerimaan yang buruk, tetapi kemungkinan untuk dapat menemukan tempat dengan penerimaan yang lebih baik dapat meningkat secara signifikan.

7. Mensimulasikan Molekul


Simulasi molekul telah menjadi bidang penting dalam biologi dan membantu kita memahami struktur molekul dan bagaimana mereka berinteraksi satu sama lain. Tapi itu juga membantu kita menemukan molekul baru.

Meskipun komputer klasik saat ini mungkin dapat mensimulasikan dinamika molekuler ini, ada batasan pada kompleksitas simulasi yang diberikan. Komputer kuantum mampu menembus penghalang ini secara efektif. Sejauh ini, mereka hanya digunakan untuk mensimulasikan molekul kecil, seperti berilium hidrida (BeH 2 ), misalnya. Mungkin tidak terlihat banyak, tetapi fakta bahwa itu disimulasikan oleh chip tujuh qubit menunjukkan bahwa jika kita memiliki lebih banyak qubit yang kita miliki, kita mungkin dapat menjalankan simulasi molekuler yang sangat kompleks. Ini karena kekuatan pemrosesan komputer kuantum meningkat secara eksponensial seiring bertambahnya jumlah qubit.

Perangkat keras lain — seperti komputer anil kuantum D-Wave — juga telah digunakan oleh para peneliti untuk menghasilkan metode simulasi yang mungkin sama bagusnya, jika tidak lebih cepat, daripada metode saat ini.

6. Hentikan Sistem Kriptografi Yang Digunakan Saat Ini Selain RSA


Beberapa dari kita mungkin pernah mendengar tentang ketakutan tentang komputer kuantum yang dapat memecahkan sistem kriptografi seperti RSA atau DSA. Ini tampaknya benar untuk beberapa sistem kriptografi, karena mereka mengandalkan untuk menghasilkan kunci berdasarkan faktor prima. Algoritme, yang disebut algoritme Shor, dapat digunakan oleh komputer kuantum untuk menemukan faktor prima yang digunakan untuk menghasilkan kunci, dan mereka dapat melakukannya dengan lebih efisien.

Tetapi bagaimana dengan sistem kriptografi lain yang tidak bergantung pada bilangan prima untuk menghasilkan kunci? Ada algoritma lain yang disebut algoritma Grover yang dapat digunakan untuk memaksa kunci lebih cepat daripada komputer klasik. Namun, percepatan ini tidak sebesar yang ditawarkan algoritme Shor, dibandingkan dengan percepatan klasik (percepatan kuadrat vs. eksponensial). Ini berarti bahwa kita memerlukan komputer kuantum yang jauh lebih cepat daripada yang ada saat ini untuk mencoba memecahkan sistem kriptografi ini.

Bahkan dengan itu, ada beberapa sistem kriptografi yang tidak mungkin dipecahkan oleh komputer kuantum. Sistem kriptografi ini dikategorikan dalam bidang "kriptografi pasca-kuantum". Namun secara keseluruhan, tampaknya setidaknya RSA — yang sering digunakan dalam tanda tangan digital — akan usang.

5. AI yang Lebih Manusiawi


Kecerdasan buatan adalah bidang yang sangat tren dalam ilmu komputer. Para ilmuwan telah mencoba membuatnya lebih mirip manusia melalui alat pembelajaran mesin dan jaringan saraf. Tampaknya menakutkan, tetapi sekarang tambahkan komputer kuantum ke dalam ramuan tersebut, dan itu dibawa ke tingkat yang sama sekali baru.

Jaringan saraf berjalan pada kumpulan data berbasis matriks, dan pemrosesan yang dilakukan dalam jaringan saraf dihitung melalui aljabar matriks. Namun, komputasi kuantum itu sendiri pada dasarnya bekerja sedemikian rupa sehingga matriks sering digunakan untuk mendefinisikan dan menentukan status kuantum qubit.Jadi dengan itu, proses komputasi apa pun yang dilakukan pada jaringan saraf akan serupa dengan menggunakan gerbang kuantum transformasional pada qubit. Oleh karena itu, komputer kuantum sepertinya sangat cocok untuk jaringan saraf yang tergabung dalam AI.

Tidak hanya itu, komputer kuantum juga dapat membantu mempercepat pembelajaran mesin secara signifikan dibandingkan dengan komputer klasik. Inilah sebabnya mengapa telah berinvestasi dalam penelitian komputer kuantum untuk meningkatkan AI Google melalui perangkat keras kuantum.

4. Kriptografi Kuantum


Ini sangat berbeda dari kriptografi pasca-kuantum, karena ini tidak dimaksudkan untuk mencegah komputer kuantum merusak sistem kriptografi, meskipun ia melakukannya. Jenis kriptografi ini menggunakan sarana mekanika kuantum itu sendiri. Tetapi bagaimana itu lebih fleksibel daripada bentuk kriptografi lainnya?

Kriptografi kuantum terutama berfokus pada bagian distribusi kunci dari sebuah sistem kriptografi, di sini digunakan dua pasang qubit yang terjerat. Satu dikirim ke penerima, sedangkan pengirim menyimpan yang lain. Partikel yang terjerat dalam superposisi, ketika diukur, mempengaruhi qubit lainnya. Kirim aliran qubit ini, dan Anda memiliki kunci yang dapat digunakan untuk enkripsi.

Bagian terbaiknya adalah itu tidak mungkin, karena qubit tidak dapat disalin. Mereka juga tidak dapat diukur, karena ada metode untuk menentukan apakah qubit telah dirusak sebelum diterima oleh penerima yang dituju. Ini menjadikannya metode yang kuat untuk kriptografi, itulah mengapa masih meneliti bidang ini.

3. Peramalan Cuaca


Kita semua pernah memiliki waktu di mana kita memeriksa ramalan cuaca, dan dikatakan bahwa itu akan menjadi hari yang indah dan cerah. Kemudian, hanya beberapa saat kemudian, itu mulai mengalir, dan Anda tidak membawanya. Sepertinya komputer kuantum mungkin punya solusi untuk itu.

Pada 2017, seorang peneliti Rusia menerbitkan makalah tentang kemungkinan penggunaan komputer kuantum untuk memprediksi lebih akurat daripada komputer klasik. Ada beberapa batasan dengan komputer saat ini dalam memprediksi semua perubahan cuaca yang rumit. Ini karena sejumlah besar data yang terlibat, tetapi komputer kuantum tampaknya menawarkan kecepatan yang besar dibandingkan dengan cara klasik karena metodologi Dynamic Quantum Clustering (DQC), yang diklaim menghasilkan kumpulan data berguna yang tidak dapat dilakukan oleh teknik klasik.

Meski begitu, harus dicatat bahwa bahkan komputer kuantum tidak dapat memprediksi cuaca dengan keakuratan absolut, tetapi setidaknya kecil kemungkinan kita akan menyesal tidak membawa payung pada hari-hari cerah yang mencurigakan!

2. Iklan Khusus yang Lebih Efisien


Kita semua benci saat mencari artikel, hanya untuk menemukannya untuk dikotori. Sebagian besar bahkan tidak tampak relevan! Untungnya, Recruit Communications telah menemukan solusi untuk salah satu dari dua masalah tersebut — relevansi iklan.

Dalam penelitian mereka, mereka menjelaskan bagaimana anil kuantum dapat digunakan untuk membantu keinginan beriklan untuk menjangkau lebih banyak orang tanpa menghabiskan terlalu banyak. Quantum annealing dapat digunakan untuk mencocokkan iklan yang relevan dengan pelanggan sehingga mereka lebih cenderung untuk mengkliknya.

1. Bermain Game Dengan Komputer Quantum


Dengan semua komputer kuantum speedup yang ditawarkan di bidang komputasi, satu hal yang mungkin membuat penasaran adalah apakah mereka dapat digunakan untuk membuat rig gaming yang manis yang dapat menjalankan game dengan frekuensi gambar tinggi yang sangat tinggi. Jawabannya adalah, "Semacam."

Pada titik ini, bidang komputer kuantum masih dalam tahap awal, dan perangkat keras saat ini masih belum mencapai "supremasi kuantum" —saat perangkat keras kuantum dapat menghitung lebih cepat daripada yang terbaik saat ini, meskipun definisinya masih kabur. Ini karena algoritma komputer kuantum bekerja sangat berbeda dari yang klasik. Bahkan dengan itu, permainan kuantum tampaknya masih memungkinkan.

Ada beberapa permainan yang telah dikembangkan untuk memanfaatkan komputer kuantum. Salah satunya disebut Quantum Battleships, yang didasarkan pada board game Battleships.Selain itu, Microsoft telah mengerjakan bahasa pemrograman yang disebut Q #, yang menggunakan perangkat keras klasik dan kuantum untuk menghitung. Ini juga sangat mirip dengan C #, yang berarti sangat mungkin untuk mengembangkan game menggunakan Q # yang memanfaatkan perangkat keras kuantum. Mungkin suatu hari kita akan memiliki Call of Duty Q! [lv]

Jangan lupa Follow untuk mengikuti update terbaru dari REO News yang berisi info unik dan update, contohnya seperti 10 Aplikasi Komputer Kuantum Masa Depan yang Tak Terduga.