Hitung mundur ke Q-Day - Bagian 1 oleh @apruden08 Komputasi kuantum memanfaatkan mekanika kuantum, teori fisika paling akurat yang pernah dibuat oleh sains. Sejak fisikawan Richard Feynman pertama kali mengusulkan konsep tersebut pada tahun 1981, komputer kuantum telah beralih dari teori ke kenyataan, dengan beberapa prototipe yang berfungsi tersedia saat ini. Realisasi mereka pada skala terkecil adalah kemenangan teoretis. Namun, mesin generasi pertama ini belum sempurna dibandingkan dengan perangkat keras klasik kelas konsumen. Agar komputer kuantum menjadi relevan, mereka harus menskalakan. Meskipun kami menyebutnya "komputer", komputer kuantum berbeda secara fundamental dari mesin klasik yang Anda gunakan untuk membaca ini. Memahami prinsip-prinsip inti mekanika kuantum, dan khususnya bagaimana perbedaannya dari gagasan klasik kita tentang komputasi, sangat penting untuk memahami kekuatan potensial komputer kuantum dan tantangan membangunnya. Posting ini adalah yang pertama dari seri lima bagian yang akan memberikan pemahaman dasar tentang komputasi kuantum, dan metodologi untuk memperkirakan garis waktu untuk komputer kuantum yang relevan secara kriptografis. Fondasi ini pada akhirnya akan memberikan kerangka kerja bagi kami untuk menilai secara realistis jadwal Q-Day untuk memahami berapa lama kami harus mempersiapkan. Perbedaan Mendasar Antara Komputasi Klasik dan Kuantum Sementara komputer klasik beroperasi pada konsep logis yang relatif mudah, komputer kuantum mengandalkan prinsip-prinsip mekanika kuantum yang menantang intuisi kita sehari-hari tentang informasi. Konsep seperti superposisi, keterikatan, interferensi, dan teorema tanpa kloning memberi komputer kuantum sifat yang sangat berbeda dibandingkan dengan komputer klasik dan dengan demikian, kemampuan dan keterbatasan yang berbeda. Berikut adalah beberapa aspek utama mekanika kuantum yang secara inheren mendefinisikan komputer kuantum: Superposisi - Dalam mekanika kuantum, partikel tidak menempati keadaan tertentu seperti bit klasik. Sebaliknya, mereka ada dalam superposisi, atau kombinasi linier dari kemungkinan keadaan, yang dijelaskan oleh fungsi gelombang. Fungsi gelombang ini mengkodekan semua kemungkinan status sistem yang dijelaskannya. Secara konkret, sedangkan bit klasik secara definitif mewakili 0 atau 1, qubit dapat berada dalam superposisi keduanya secara bersamaan. Hasil yang Anda dapatkan pada pengukuran tergantung pada distribusi probabilitas yang berasal dari fungsi gelombang. Dengan kata lain, superposisi memungkinkan qubit untuk mengkodekan ruang keadaan yang jauh lebih kaya daripada bit klasik, yang memberikan potensi eksponensial pada komputasi kuantum. Poin ini sangat penting untuk memahami salah satu tantangan utama dalam membangun komputer kuantum. Dalam komputasi klasik, pengukuran bersifat pasif, karena memori membaca tidak mengubahnya. Tetapi dalam mekanika kuantum, tindakan mengukur sistem meruntuhkan superposisi menjadi keadaan tertentu. Untuk mendapatkan keuntungan yang berarti dari komputer kuantum, superposisi itu harus dilestarikan dengan hati-hati sampai saat yang tepat. Keterikatan - Dalam mekanika kuantum, partikel dapat terjerat, artinya keadaannya menjadi terhubung sedemikian rupa sehingga mereka harus digambarkan sebagai satu sistem. Bahkan ketika dipisahkan oleh jarak yang jauh, hasil pengukuran satu partikel berkorelasi dengan (atau bahkan ditentukan oleh) keadaan partikel lainnya. Dengan kata lain, keterikatan adalah jenis superposisi khusus yang mencakup banyak partikel. Ini adalah salah satu fitur utama yang memungkinkan komputer kuantum untuk menskalakan secara eksponensial, tetapi juga salah satu yang paling rapuh untuk dipertahankan dari waktu ke waktu dan/atau jarak. Interferensi – Salah satu perbedaan utama antara probabilitas kuantum dan klasik terletak pada konsep interferensi. Dalam sistem klasik, probabilitas hanya ditambahkan (misalnya, membalik dua koin memberikan peluang 25% untuk setiap hasil). Tetapi dalam mekanika kuantum, amplitudo (komponen fungsi gelombang) dapat saling mengganggu sebelum pengukuran. Amplitudo ini dapat memperkuat (interferensi konstruktif) atau membatalkan (interferensi destruktif), tergantung pada fase relatifnya. Komputer kuantum dapat mengeksploitasi fenomena ini untuk "mengarahkan" komputasi menuju jawaban yang benar. Alih-alih hanya menjelajahi semua jalur secara paralel, algoritma kuantum dirancang sedemikian rupa sehingga jawaban yang salah mengganggu secara merusak dan membatalkan, sementara jalur yang diinginkan yang mengarah ke jawaban yang benar mengganggu secara konstruktif dan mendominasi hasil akhir.  Tanpa kemampuan untuk memperkuat hasil yang benar dan menekan yang salah, komputasi kuantum tidak akan menawarkan keuntungan dibandingkan pendekatan acak klasik. Teorema Tanpa Kloning - Karena pembacaan memiliki dampak langsung pada sistem, karena meruntuhkan superposisi menjadi keadaan tertentu, tidak mungkin untuk "menyalin" keadaan kuantum. Ini adalah teorema tanpa kloning. ...