Tunnel Falls adalah chip berbasis silikon 12-qubit yang dikembangkan oleh Intel. Ini adalah perangkat spin qubit silikon pertama perusahaan yang dirilis ke komunitas riset pada Juni 2023. Chip ini dibuat pada wafer 300 milimeter di fasilitas fabrikasi D1, dan memanfaatkan kemampuan fabrikasi industri transistor tercanggih dari Intel.
Qubit spin silikon hingga 1 juta kali lebih kecil dari jenis qubit lainnya. Chip Tunnel Falls berukuran kira-kira 50nm x 50nm, berpotensi memungkinkan penskalaan yang lebih cepat. Chip 12 titik ini dapat membentuk antara empat hingga 12 qubit yang dapat diisolasi dan digunakan dalam operasi secara bersamaan tergantung pada bagaimana peneliti mengoperasikan sistemnya.
Perusahaan berencana untuk terus meningkatkan kinerja chip dan mengintegrasikannya ke dalam tumpukan kuantum penuh dengan Intel Quantum Software Development Kit (SDK). Selain itu, Intel telah mengembangkan chip kuantum generasi berikutnya berdasarkan Tunnel Falls; diharapkan akan dirilis pada tahun 2024.
Namun, penting untuk dicatat bahwa spin qubit silikon masih dalam tahap awal pengembangan. Mungkin saja teknologi lain, seperti qubit superkonduktor, pada akhirnya akan menjadi teknologi dominan untuk komputasi kuantum. Hanya waktu yang akan menentukan teknologi mana yang pada akhirnya akan menang.
Prosesor Kuantum yang Tersedia
Selain Tunnel Falss, ada banyak prosesor kuantum berbeda yang tersedia saat ini, dari chip riset kecil hingga mesin komersial besar. Berikut adalah beberapa prosesor kuantum yang paling terkenal:
IBM Eagle: IBM Eagle adalah prosesor kuantum superkonduktor 127-qubit yang diumumkan pada tahun 2022. Ini adalah prosesor kuantum pertama yang memecahkan penghalang 100-qubit, dan diharapkan akan digunakan untuk memecahkan beberapa masalah yang paling menantang dalam sains dan teknik.
Intel Quantum Processor: Intel Quantum Processor adalah prosesor kuantum superkonduktor 49-qubit yang diumumkan pada tahun 2021. Ini adalah prosesor kuantum pertama dari Intel, dan sedang digunakan untuk mengembangkan dan menguji teknologi spin qubit silikon baru.
Google Sycamore: Google Sycamore adalah prosesor kuantum superkonduktor 53-qubit yang diumumkan pada tahun 2019. Ini adalah prosesor kuantum pertama yang mencapai supremasi kuantum, yang berarti mampu melakukan perhitungan yang sulit dilakukan untuk komputer klasik .
Hutan Rigetti: Hutan Rigetti adalah platform komputasi kuantum berbasis cloud yang menawarkan akses ke berbagai prosesor kuantum, termasuk Aspen-11 19-qubit dan Aspen-4 32-qubit.
Komputer Kuantum IonQ: Komputer Kuantum IonQ adalah platform komputasi kuantum berbasis cloud yang menawarkan akses ke berbagai prosesor kuantum, termasuk IonQ-1 11-qubit dan IonQ-3 32-qubit.
Jumlah prosesor kuantum yang tersedia terus bertambah, karena semakin banyak perusahaan dan lembaga penelitian mengembangkan teknologi kuantum baru. Ini adalah saat yang menyenangkan untuk terlibat dalam komputasi kuantum, karena kita berada di titik puncak era baru komputasi yang akan merevolusi cara kita memecahkan masalah.
Komputer Kuantum dalam Produksi.
Ada beberapa contoh nyata penggunaan komputer kuantum dalam produksi:
Sistem D-Wave: D-Wave Systems adalah perusahaan yang mengembangkan dan menjual komputer anil kuantum. Komputer ini digunakan oleh berbagai perusahaan, termasuk Google, Volkswagen, dan Lockheed Martin, untuk memecahkan masalah pengoptimalan.
IBM: IBM menawarkan platform komputasi kuantum berbasis cloud yang memungkinkan bisnis dan peneliti mengakses komputer kuantum IBM. Platform ini telah digunakan oleh berbagai perusahaan, termasuk Pfizer, ExxonMobil, dan Samsung, untuk menyelesaikan berbagai masalah.
Rigetti Computing: Rigetti Computing adalah perusahaan yang mengembangkan dan menjual komputer kuantum superkonduktor. Komputer ini digunakan oleh berbagai perusahaan, termasuk Goldman Sachs, Microsoft, dan Toyota, untuk menyelesaikan berbagai masalah.
Dan berikut adalah beberapa contoh spesifik bagaimana komputer kuantum digunakan dalam produksi:
Desain bahan: Komputer kuantum digunakan untuk merancang bahan baru dengan sifat khusus. Misalnya, Google menggunakan komputer kuantum untuk merancang katalis baru yang dapat digunakan untuk menghasilkan bahan bakar yang lebih bersih.
Penemuan obat: Komputer kuantum digunakan untuk menemukan obat baru. Misalnya, perusahaan farmasi Pfizer menggunakan komputer kuantum untuk menyaring calon obat potensial.
Keuangan: Komputer kuantum digunakan untuk mengembangkan model keuangan baru. Misalnya, Goldman Sachs menggunakan komputer kuantum untuk memodelkan risiko keuangan derivatif.
Keamanan siber: Komputer kuantum digunakan untuk mengembangkan alat keamanan siber baru. Misalnya, Microsoft menggunakan komputer kuantum untuk memecahkan kode enkripsi.
Ini hanyalah beberapa contoh bagaimana komputer kuantum digunakan dalam produksi saat ini. Saat komputer kuantum terus berkembang, kita dapat berharap untuk melihat lebih banyak lagi contoh penggunaannya di masa mendatang.
Prinsip dasar komputasi kuantum
Komputasi kuantum adalah jenis komputasi yang menggunakan prinsip mekanika kuantum untuk memecahkan masalah yang sulit diselesaikan oleh komputer klasik. Mekanika kuantum adalah cabang fisika yang mempelajari perilaku materi dan energi pada tingkat atom dan subatomik.
Salah satu prinsip utama mekanika kuantum adalah superposisi. Dalam x86, sebuah bit dapat berada dalam satu keadaan atau lainnya, 0 atau 1. Namun, dalam komputasi kuantum, sebuah qubit dapat berada dalam superposisi kedua keadaan pada saat yang bersamaan. Ini berarti komputer kuantum dapat melakukan perhitungan pada semua kemungkinan kombinasi bit pada saat yang sama, yang memberikan keunggulan kecepatan yang sangat besar dibandingkan komputer klasik.
Prinsip kunci lain dari mekanika kuantum adalah keterikatan. Belitan adalah fenomena di mana dua atau lebih partikel dihubungkan bersama sedemikian rupa sehingga mereka memiliki nasib yang sama, bahkan jika mereka dipisahkan oleh jarak yang sangat jauh. Hal ini memungkinkan komputer kuantum untuk berbagi informasi antara berbagai bagian komputer, yang selanjutnya dapat mempercepat perhitungan.
Perbedaannya dengan x86
Komputer kuantum berbeda dari komputer klasik dalam beberapa hal. Berikut adalah beberapa perbedaan utama:
Komputer kuantum menggunakan qubit, bukan bit. Qubit adalah bit kuantum, yang merupakan unit dasar informasi dalam komputasi kuantum. Tidak seperti bit klasik, yang hanya dapat berada di salah satu dari dua keadaan, qubit dapat berada dalam superposisi kedua keadaan pada saat yang bersamaan. Ini berarti bahwa qubit dapat mewakili jumlah nilai yang jauh lebih besar daripada bit klasik, yang memberi komputer kuantum keuntungan potensial yang sangat besar untuk jenis masalah tertentu.
Kemampuan qubit untuk beroperasi di berbagai state membuatnya sangat cocok untuk komputasi berkinerja tinggi di sektor-sektor seperti keamanan dunia maya, penemuan obat-obatan, desain material, dan kecerdasan buatan.
Misalnya, sebuah prosesor dengan hanya 50 qubit akan mampu melakukan lebih banyak kalkulasi daripada jumlah atom di alam semesta. Keuntungannya sangat besar - masalah yang tampaknya sulit diselesaikan saat ini, seperti AI tingkat lanjut dan pengembangan obat, dapat diselesaikan dalam hitungan menit, bukan tahun.
Komputer kuantum menggunakan keterikatan untuk berbagi informasi antara berbagai bagian komputer. Hal ini memungkinkan komputer kuantum melakukan perhitungan jauh lebih cepat daripada komputer klasik.
Beberapa potensi aplikasi komputasi kuantum
Saat komputer kuantum terus berkembang, kita dapat berharap untuk melihatnya digunakan untuk memecahkan beberapa masalah paling menantang dalam keamanan dunia maya, kecerdasan buatan, dan bidang lainnya. Komputer kuantum memiliki potensi untuk merevolusi berbagai industri, termasuk:
Kriptografi: Komputer kuantum dapat digunakan untuk memecahkan algoritme enkripsi yang saat ini digunakan untuk melindungi data sensitif.
Penemuan obat: Komputer kuantum dapat digunakan untuk mensimulasikan perilaku molekul, yang dapat membantu mempercepat penemuan obat baru.
Ilmu material: Komputer kuantum dapat digunakan untuk merancang material baru dengan sifat yang diinginkan, seperti kekuatan tinggi, bobot rendah, atau ketahanan terhadap korosi.
Rekayasa kimia: Komputer kuantum dapat digunakan untuk mengoptimalkan reaksi kimia, yang dapat menghasilkan proses manufaktur yang lebih efisien dan ramah lingkungan.
Pemodelan keuangan: Komputer kuantum dapat digunakan untuk memodelkan sistem keuangan yang kompleks, yang dapat membantu meningkatkan manajemen risiko dan strategi investasi.
Silsilah: Komputer kuantum dapat digunakan untuk menganalisis DNA jauh lebih cepat dan efisien daripada komputer klasik. Ini dapat membantu para ilmuwan untuk mengidentifikasi penanda genetik untuk penyakit, untuk melacak garis keturunan keluarga, dan untuk lebih memahami evolusi DNA manusia.
Farmasi: Komputer kuantum dapat digunakan untuk merancang obat baru jauh lebih cepat dan efisien daripada komputer klasik. Ini dapat membantu para ilmuwan menemukan pengobatan baru untuk penyakit, mengembangkan vaksin baru, dan meningkatkan keamanan dan kemanjuran obat yang ada.
Kecerdasan Buatan: Komputer kuantum dapat digunakan untuk melatih model pembelajaran mesin yang jauh lebih akurat dan efisien.
Masa depan komputasi kuantum
Masa depan komputasi kuantum masih belum pasti. Namun, ada banyak kegembiraan tentang potensi teknologi ini. Jika komputer kuantum mampu memenuhi potensinya, mereka dapat merevolusi cara kita hidup dan bekerja.
Potensi Dampak Komputasi Kuantum pada Arsitektur x86
Arsitektur x86 didasarkan pada arsitektur von Neumann. Ini pertama kali dikembangkan oleh Intel pada tahun 1978 dan telah digunakan di berbagai komputer, termasuk komputer pribadi, server, dan sistem tertanam yang masih digunakan di sebagian besar komputer modern. Arsitektur x86 telah diperpanjang selama bertahun-tahun untuk menambah fitur dan kemampuan baru. Namun, ia mempertahankan kompatibilitas dasarnya dengan versi arsitektur sebelumnya, yang membuatnya menjadi arsitektur komputer yang dominan di dunia.
Dominan Arsitektur x86
Beberapa alasan mengapa arsitektur x86 begitu populer karena arsitektur x86 dirancang sangat efisien baik dari segi kinerja maupun konsumsi daya. Ini sangat fleksibel dan didukung dengan sangat baik oleh berbagai vendor perangkat keras dan perangkat lunak. Arsitektur x86 adalah arsitektur yang sangat serbaguna dan kuat yang digunakan di berbagai macam komputer. Kemungkinan akan tetap menjadi arsitektur komputer yang dominan selama bertahun-tahun yang akan datang.
Kerentanan Sistem berbasis x86
Saat komputer kuantum menjadi lebih kuat, keamanan sistem x86 (Arsitektur x86) akan menjadi semakin rentan. Komputasi kuantum berpotensi memiliki dampak signifikan pada arsitektur x86. Salah satu dampak terpenting adalah komputer kuantum dapat digunakan untuk memecahkan algoritme enkripsi yang saat ini digunakan untuk melindungi sistem berbasis x86.
Algoritme enkripsi yang paling umum digunakan untuk sistem berbasis x86 didasarkan pada algoritma RSA dan Diffie-Hellman. Algoritma ini didasarkan pada kesulitan memfaktorkan bilangan besar. Namun, komputer kuantum dapat digunakan untuk memfaktorkan bilangan besar jauh lebih cepat daripada komputer klasik. Ini berarti komputer kuantum dapat digunakan untuk memecahkan algoritme enkripsi yang saat ini digunakan untuk melindungi sistem berbasis x86.
Jika komputer kuantum mampu memecahkan algoritme enkripsi yang saat ini digunakan untuk melindungi sistem berbasis x86, ini dapat berdampak signifikan pada keamanan sistem berbasis x86. Ini karena data sensitif yang saat ini dilindungi oleh enkripsi dapat diakses oleh pengguna yang tidak sah. Ini dapat menyebabkan pelanggaran data, pencurian identitas, dan insiden keamanan lainnya.
Selain RSA yang banyak digunakan, ada kriptografi kunci ECC dan AES. ECC adalah algoritma kriptografi kunci publik yang didasarkan pada masalah logaritma diskrit kurva eliptik. Masalah ini diyakini sulit dipecahkan bahkan untuk komputer kuantum. Namun, bukan tidak mungkin untuk dipecahkan, dan tidak ada jaminan bahwa ECC akan sepenuhnya aman dari serangan komputer kuantum. AES adalah algoritma kriptografi kunci simetris yang didasarkan pada cipher blok Rijndael. Cipher ini diyakini sangat aman, dan tidak jelas apakah komputer kuantum dapat memecahkannya. Namun, selalu ada kemungkinan bahwa algoritme kuantum baru dapat dikembangkan yang dapat merusak AES.
Melindungi Sistem berbasis x86
Ada sejumlah algoritma kriptografi pasca-kuantum yang telah dikembangkan yang dirancang agar tahan terhadap serangan komputer kuantum. Algoritme ini termasuk CRYSTALS-Kyber, NTRUEncrypt, dan SIKE. Tidak jelas algoritme mana yang paling aman, tetapi semuanya merupakan pilihan yang baik untuk melindungi data sensitif di era kuantum.
Bisnis dan organisasi dapat membantu melindungi sistem berbasis x86 mereka dari serangan komputasi kuantum. Berikut adalah beberapa langkah yang dapat dilakukan:
- Gunakan algoritma kriptografi pasca-kuantum. Algoritme kriptografi pasca-kuantum dirancang agar tahan terhadap serangan komputer kuantum. Ada sejumlah algoritma kriptografi pasca-kuantum berbeda yang telah dikembangkan, dan masih terlalu dini untuk mengatakan algoritma mana yang paling aman. Namun, penting untuk mulai menggunakan algoritme kriptografi post-kuantum sesegera mungkin untuk memastikan bahwa data sensitif terlindungi bahkan saat komputer kuantum menjadi lebih kuat.
- Gunakan perangkat keras yang aman untuk kuantum. Perangkat keras yang aman untuk kuantum dirancang agar tahan terhadap serangan komputer kuantum. Ini termasuk perangkat keras yang menggunakan algoritme enkripsi tahan-kuantum dan perangkat keras yang dirancang agar tahan terhadap kerusakan.
- Gunakan protokol aman-kuantum. Protokol aman-kuantum dirancang agar aman bahkan di hadapan komputer kuantum. Ini termasuk protokol yang menggunakan algoritme kriptografi tahan-kuantum dan protokol yang dirancang agar tahan terhadap serangan kuantum.
- Mendidik karyawan tentang keamanan kuantum. Karyawan perlu menyadari risiko komputasi kuantum dan cara melindungi data sensitif. Ini termasuk melatih karyawan tentang cara menggunakan algoritme kriptografi pasca-kuantum, perangkat keras aman-kuantum, dan protokol aman-kuantum.
Selain langkah-langkah ini, bisnis dan organisasi juga dapat mengambil langkah-langkah berikut untuk memastikan bahwa mereka siap menghadapi era kuantum dan bahwa mereka dapat melindungi data sensitif mereka dari serangan komputasi kuantum.:
Mulai penelitian dan pengembangan teknologi aman-kuantum. Bisnis dan organisasi perlu mulai meneliti dan mengembangkan teknologi yang aman untuk kuantum. Ini termasuk mengembangkan algoritme, perangkat keras, dan protokol enkripsi baru yang dirancang agar tahan terhadap serangan kuantum.
Mulailah merencanakan tenaga kerja kuantum. Bisnis dan organisasi perlu mulai merencanakan tenaga kerja kuantum. Ini termasuk melatih karyawan tentang keamanan kuantum dan merekrut karyawan baru dengan keahlian kuantum.
Masa Depan x86
Sulit untuk mengatakan dengan pasti kapan komputer kuantum akan tersedia secara komersial untuk siapa saja. Namun, beberapa ahli percaya bahwa hal itu bisa terjadi dalam dekade berikutnya. Jika demikian, kemungkinan besar sistem x86 tidak akan menjadi usang dalam semalam. Namun, seiring waktu, komputer kuantum akan menjadi lebih bertenaga dan terjangkau, dan pada akhirnya akan menggantikan sistem x86 untuk banyak aplikasi.
Itu sebabnya masa depan x86 di era kuantum tidak pasti. Beberapa ahli percaya bahwa x86 akan dapat beradaptasi dengan tantangan yang ditimbulkan oleh komputasi kuantum, sementara yang lain percaya bahwa itu akan digantikan oleh arsitektur baru yang lebih cocok untuk era kuantum.
Pada akhirnya, masa depan x86 di era kuantum akan bergantung pada pengembangan algoritme kriptografi pasca-kuantum dan perangkat keras yang aman untuk kuantum. Jika teknologi ini dikembangkan, maka x86 dapat terus digunakan di era kuantum. Namun, jika teknologi ini tidak dikembangkan, x86 mungkin perlu diganti dengan arsitektur baru yang tahan terhadap serangan kuantum.
Berikut adalah beberapa kemungkinan skenario untuk masa depan x86 di era kuantum:
X86 diadaptasi untuk menggunakan algoritma kriptografi pasca-kuantum. Dalam skenario ini, x86 akan terus digunakan di era kuantum, tetapi perlu diperbarui untuk menggunakan algoritme kriptografi pasca-kuantum. Ini akan memungkinkan x86 untuk terus menyediakan komputasi yang aman bahkan saat menghadapi serangan kuantum.
X86 digantikan oleh arsitektur baru yang tahan terhadap serangan kuantum. Dalam skenario ini, x86 akan digantikan oleh arsitektur baru yang dirancang agar tahan terhadap serangan kuantum. Arsitektur baru ini akan mampu memberikan komputasi yang aman bahkan saat menghadapi serangan kuantum.
X86 dihapus demi arsitektur lain. Dalam skenario ini, x86 akan dihapus demi arsitektur lain yang lebih cocok untuk era kuantum. Arsitektur lain ini mungkin didasarkan pada prinsip yang berbeda dari x86, dan mungkin dapat memberikan kinerja atau keamanan yang lebih baik.
Masih terlalu dini untuk mengatakan skenario mana yang akan terjadi. Namun, jelas bahwa masa depan x86 di era kuantum tidak pasti.
Namun, sistem x86 akan tetap digunakan untuk beberapa aplikasi, seperti menjalankan perangkat lunak lama dan menangani tugas yang tidak memerlukan banyak daya pemrosesan.
Berikut adalah beberapa aplikasi yang mungkin masih menggunakan sistem x86:
Menjalankan perangkat lunak lama: Banyak bisnis dan organisasi masih mengandalkan perangkat lunak lama yang tidak dirancang untuk berjalan di komputer kuantum.
Menangani tugas yang tidak memerlukan banyak daya pemrosesan: Beberapa tugas, seperti penelusuran web dan email, tidak memerlukan banyak daya pemrosesan dan dapat ditangani oleh sistem x86.
Pendidikan: Sistem komputasi klasik masih dapat digunakan untuk mengajar siswa tentang ilmu komputer dan pemrograman.
Secara keseluruhan, kemungkinan sistem x86 tidak akan menjadi usang dalam semalam. Namun, seiring waktu, komputer kuantum akan menjadi lebih bertenaga dan terjangkau, dan pada akhirnya akan menggantikan sistem x86 untuk banyak aplikasi.
