Berkat Muhandis Shiddiq, Komputer Kuantum Lebih Dekat dengan Kenyataan

KOMPAS.com — Bayangkan diri Anda berada dalam situasi ini. Anda tak punya waktu untuk membeli barang langsung ke toko. Anda lalu memutuskan untuk membeli secara daring menggunakan kartu kredit. Pembelian berhasil.

Namun, pada akhir bulan, Anda mengetahui bahwa tagihan kartu kredit bengkak. Ternyata, ada yang menyalahgunakan kartu kredit Anda. Itu bermula dari transaksi daring tak aman.

Bagaimana perasaan Anda? Kesal bukan?

Situasi itu menggambarkan apa yang mungkin kita hadapi di tengah teknologi saat ini. Satu sisi, kehidupan kita dipermudah karena ada pengetahuan dan teknologi untuk transaksi daring.

Namun, di sisi lain, aplikasi teknologi tersebut kadang masih kurang didukung dengan keamanan. Akhirnya, kita berada dalam situasi yang tetap waswas dan takut.

Situasi itu akan berubah ketika komputer kuantum menjadi kenyataan.

Komputer kuantum memudahkan menyelesaikan kombinasi terumit dengan lebih baik. Misalnya, kode enkripsi akan lebih cepat dibuka dan lebih aman. Transaksi daring tak akan lagi berujung pada bobolnya kartu kredit.

Kabar gembiranya, Indonesia tidak hanya menjadi penonton dalam upaya mewujudkan komputer kuantum menjadi kenyataan.

Muhandis Shiddiq, ilmuwan Indonesia yang kini menjadi peneliti post-doktoral di Universitas Teknik Dortmund di Jerman, berhasil membuat satu langkah maju menuju terwujudnya komputer kuantum.

Lewat penelitiannya, ia berhasil menciptakan kondisi yang memungkinkan komputer kuantum bekerja selama 8,4 mikrodetik.

Hasil risetnya dipublikasikan di jurnal Nature pada Jumat (18/3/2016) lalu.

Riset dilakukan bersama sejumlah fisikawan dan kimiawan, yaitu Dorsa Komijani yang merupakan mahasiswa Florida State University (FSU) dan Stephen Hill yang merupakan Direktur Electron Magnetic Resonance (EMR) di Maglab, FSU.

Kimiawan yang terlibat adalah Yan Duan, Alejandro Gaita-Ariño, dan Eugenio Coronado dari Institute of Molecular Science di Valencia, Spanyol.

Meniadakan gangguan

Muhandis mengatakan, komputer kuantum adalah aplikasi fisika modern yang paling dicari-cari.

Kerja komputer itu didasarkan pada mekanika kuantum. Tak seperti komputer klasik yang mendasarkan proses pengolahan informasi pada bit yang hanya bisa bernilai 0 atau 1, komputer kuantum mendasarkan pada qubits (quantum bit) yang bisa bernilai 0, 1, atau 0 dan 1 pada saat yang sama.

"Kondisi 0 dan 1 pada saat bersamaan ini disebut superposisi kuantum," kata Muhandis.

Salah satu kandidat qubits adalah molecular spin qubits. Sederhananya, qubits itu diciptakan dengan merakit molekul kimia tertentu sedemikian sehingga bisa mewujudkan kondisi kuantum, bebas dari gangguan magnetik. Ibaratnya, seperti membuat headset yang mampu menghapus suara sekitar.

Komputer kuantum membutuhkan banyak spin qubits yang bekerja serempak.

Sayangnya, dunia nyata tak bebas dari gangguan magnetik sehingga membuat qubits bekerja baik tak mudah. Gangguan magnetik bisa berasal dari interaksi antarmolekul itu sendiri.

Gangguan itu terasa seperti interupsi ketika kita sedang berusaha melakukan perhitungan kompleks. Akibat gangguan, kita harus mengulang dari awal lagi.

Proses itu disebut decoherence. Agar komputer kuantum bisa berjalan maksimal, decoherence itu harus ditiadakan.

Riset yang sering dilakukan selama ini untuk menekan decoherence adalah membuat molekul-molekul yang berinteraksi terpisah pada jarak yang cukup besar.

Namun, metode ini punya kelemahan karena dengan memisahkan molekul-molekul tersebut berarti juga membuat mereka susah untuk bekerja bersama-sama untuk melakukan perhitungan.

"Di sinilah letak kebaruan dan keunggulan metode yang dipaparkan dalam artikel di Nature," kata Muhandis.

"Kami dapat membuat molekul-molekul tersebut berdekatan satu sama lain dan pada saat yang sama menekan proses decoherence. Ini merupakan langkah ke depan yang penting untuk mewujudkan komputer kuantum," imbuhnya ketika dihubungi Kompas.com pada Minggu (21/3/2016) lewat surat elektronik.

Angka kecil, kemajuan Besar

Kimiawan yang terlibat dalam penelitian merakit qubits dengan memakai molekul tungsten oksida yang mengandung ion tunggal holmium.

Ion tersebut memiliki elektron-elektron yang berputar searah atau berlawanan arah dengan jarum jam.

Dalam hal ini, elektron-elektron itu dikatakan memiliki spin yang analog dengan keadaan 0 atau 1 bit komputer.

Karena ini kondisi kuantum, elektron itu tak terbatas pada kondisi 0 atau 1, atau searah maupun berlawanan arah dengan jarum jam.

Muhandis berhasil mewujudkan komputer kuantum yang bekerja stabil selama 8,4 mikrodetik.

"Angka 8,4 mikrodetik mungkin terlihat sangat kecil, tetapi ini merupakan sesuatu yang luar biasa untuk molecular spin qubits dengan konsentrasi tinggi," kata Muhandis yang melakukan penelitian di MagLab saat menempuh studi doktoral di Florida State University.

LT Handoko, Deputi Ilmu Pengetahuan Teknik dari Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI), mengatakan, "Hasil riset ini adalah progres yang penting."

Perwujudan komputer kuantum saat ini adalah tantangan besar. Sementara itu, komputer berbasis elektron yang ada selama ini hampir mencapai titik batas. Riset Muhandis, kata Handoko, membuat komputer kuantum lebih dekat dengan kenyataan yang diimpikan.

Sementara itu, Danang Birowosuto, ilmuwan Indonesia di Center of Disruptive Photonics Technologies, Singapura, mengatakan hal serupa.

"Waktu koherensi untuk komputer kuantum ini bukan yang terlama, spin elektron tunggal dari berlian yang dapat mencapai 1,8 miliseconds. Tetapi, metode yang ditemukan mereka dapat diterapkan untuk sistem lainnya sehingga komputer kuantum yang stabil dalam jangkauan kita," katanya.

Di Dortmund, kini Muhandis melanjutkan penelitiannya.

"Penelitian saya di Dortmund mengembangkan alat yang dapat mendeteksi spin dalam jumlah yang sangat kecil. Pengetahuan tentang perilaku spin dalam berbagai sistem diharapkan dapat membantu realisasi komputer kuantum yang memakai spin qubit," ungkapnya.