The Bioinformatics materials and goodies - Eksperimen Komputer Kuantum dengan Spin lebih cepat

ScienceDaily (Nov 24, 2008) - Janji dari komputasi kuantum adalah kemampuan untuk secara dramatis melebihi komputer tradisional dalam menangani berbagai masalah kunci: melakukan search pada database besar, melakukan faktorial nomor besar, menciptakan kode yang uncrackable , dan mensimulasi struktur atom dari materi.

Loncatan jauh kearah tersebut, telah dilakukan oleh peneliti di Stanford yang mengumumkan keberhasilan mereka di artikel yang dipublikasi di jurnal Nature. Bekerja di Laboratorium Ginzton, mereka telah menggunakan laser ultra cepat untuk mengatur rekor kecepatan baru pada waktu yang dibutuhkan untuk merotasi spin pada elektron individual dan mengkonfirmasi posisi baru spin tersebut.

Mengapa ini penting? Komputer yang ada, dari laptop sampai superkomputer, menyajikan data sebagai bit informasi. Setiap bit dapat menjadi nol atau satu. Namun bit kuantum dapat menjadi nol dan satu pada saat yang bersamaan, situasi yang dinamakan keadaan superposisi. Ini memperbolehkan komputer kuantum untum bertindak seperti komputer paralel secara masif dalam beberapa keadaan, menangani masalah yang hampir tidak mungkin untuk ditangani oleh komputer klasik.

Komputer kuantum dapat dicapai dengan menggunakan properti elektron yang diketahui sebagai ‘spin’. Unit tunggal dari informasi kuantum adalah qubit, dan dapat dikonstruksi dari spin elektron tunggal, dimana eksperimen ini dilakukan pada semikonduktor ukuran nano, yang dinamakan dot kuantum.

Spin elektron dapat dijabarkan sebagai atas atau bawah (variasi dari nol dan satu) dan dapat dimanipulasi dari satu keadaan kepada yang lain. Semakin cepat elektron ini dapat di switch, maka semakin cepat angka dapat diolah dalam kondisi kuantum, dengan keunggulan intrinsik terhadap desain komputasi tradisional.

Qubit pada eksperimen Stanford telah dimanipulasi dan diukur sekitar 100 kali lebih cepat daripada teknik sebelumnya, demikian kata salah satu peneliti, David Press, mahasiswa S2 pada fisika terapan.

Eksperimen dilakukan pada temperatur yang mendekati nol absolut, didalam medan magnet kuat yang diproduksi oleh magent superkonduksi. Peneliti pertama kali memukul qubit dengan sinar laser pada frekuensi spesifik untuk menentukan dan mengukur spin elektron, semua dalam hitungan nanodetik. Kemudia mereka merotasi spin dengan pulsa cahaya terpolarisasi dalam puluhan pikodetik (satu pikodetik adalah 10 pangkat 12 detik). Akhirnya, keadaan spin dibaca dengan pulsa optis lain.

Eksperimen serupa telah dilakukan sebelumnya, namun dengan pulsa frekuensi radio, yang lebih lambat daripada pulsa cahaya laser. ‘optikanya sangat sukar,’ demikian kata Press. Peneliti harus menemukan foton spesifik dan tunggal yang diemisikan dari qubit dalam rangka mengkonfirmasi keadaan spin dari elektron. Foton tersebut, bagaimanapun, diselubungin dalam lautan foton yang tersebar dari laser tersebut.

‘Keuntungan besar dari semua ini adalah membuat komputasi kuantum menjadi lebih cepat,’demikian kata Press. Eksperimen ‘mendorong dot kuantum pada kecepatan dengan sistim kandidat qubit lain, untuk pada akhirnya membangun komputer kuantum.’

Komputer kuantum masih perlu waktu bertahun tahun untuk dikembangkan. Dalam jangka pendek, peneliti akan membangun sistim yang terdiri dari puluhan atau ratusan qubits untuk mensimulasi operasi dari sistim kuantum yang lebih besar, demikian kata Press.

Pengarang lain di paper Nature adalah Bingyang Zhang dari Ginzton Lab, dan Thaddeus Ladd and Yoshihisa Yamamoto dari Ginzton Lab dan the National Institute of Informatics di Tokyo.

Diadaptasi dari material yang diberikan oleh Universitas Stanford

Diterjemahkan dari:
Stanford University (2008, November 24). Quantum Computing Spins Closer. ScienceDaily. Retrieved February 14, 2009, from http://www.sciencedaily.com /releases/2008/11/081121101007.htm