A beginner's guide to quantum computing | Shohini Ghose

Translator: Prameswari Rahmanu Reviewer: Agus Ari Wibawa

Ayo bermain.

Bayangkan Anda di Las Vegas,

di sebuah kasino,

dan Anda memutuskan untuk bermain salah satu gim di komputer kasino,

Let's play a game.

Imagine that you are in Las Vegas,

seperti bermain solitaire atau catur.

in a casino,

Komputer itu bisa memainkan permainan, seperti pemain manusia.

and you decide to play a game on one of the casino's computers,

Ini adalah permainan koin.

just like you might play solitaire or chess.

Dimulai dengan semua koin menunjukkan kepala

The computer can make moves in the game, just like a human player.

dan komputer bermain pertama.

Ia bisa memilih melempar koin atau tidak,

This is a coin game.

It starts with a coin showing heads,

tapi Anda tidak bisa melihat hasilnya.

Berikutnya, giliran Anda.

and the computer will play first.

Anda juga bisa memilih melempar koinnya atau tidak

It can choose to flip the coin or not,

dan gerakan Anda takkan diungkapkan ke musuh, si komputer.

but you don't get to see the outcome.

Next, it's your turn.

Terakhir, komputer bermain lagi, ia bisa melempar koin atau tidak.

You can also choose to flip the coin or not,

and your move will not be revealed to your opponent, the computer.

Setelah tiga ronde ini,

koinnya diungkap,

Finally, the computer plays again, and can flip the coin or not,

dan jika kepala, komputer itu menang,

jika ekor, Anda menang.

and after these three rounds,

Itu permainan yang mudah

the coin is revealed,

dan jika semua bermain dengan jujur, dan koinnya adil,

and if it is heads, the computer wins,

maka ada 50% kemungkinan memenangkan permainan.

if it's tails, you win.

So it's a pretty simple game,

Untuk mengonfirmasi itu,

and if everybody plays honestly, and the coin is fair,

saya menyuruh murid-murid saya untuk memainkan gim ini di komputer

then you have a 50 percent chance of winning this game.

dan setelah beberapa percobaan,

tingkat kemenangan mereka setara atau mendekati 50%

And to confirm that,

I asked my students to play this game on our computers,

seperti diharapkan.

Terdengar membosankan, ’kan?

and after many, many tries,

Tapi bagaimana jika Anda bisa memainkan gim ini di komputer kuantum?

their winning rate ended up being 50 percent, or close to 50 percent,

as expected.

Kasino-kasino Las Vegas tidak memiliki komputer kuantum,

Sounds like a boring game, right?

setahu saya,

But what if you could play this game on a quantum computer?

tapi IBM sudah membangun sebuah komputer kuantum yang bekerja.

Now, Las Vegas casinos do not have quantum computers,

Ini dia.

Apa itu komputer kuantum?

as far as I know,

Fisika kuantum mendeskripsikan

but IBM has built a working quantum computer.

perilaku atom dan partikel-partikel fundamental,

Here it is.

But what is a quantum computer?

seperti elektron dan foton.

Well, quantum physics describes

Jadi, komputer kuantum beroperasi

dengan mengontrol perilaku partikel-partikel ini,

the behavior of atoms and fundamental particles,

tapi dengan cara yang sepenuhnya berbeda dengan komputer biasa.

like electrons and photons.

So a quantum computer operates

Jadi, komputer kuantum tidak hanya komputer yang lebih hebat

by controlling the behavior of these particles,

dari komputer kita saat ini.

but in a way that is completely different from our regular computers.

Seperti halnya bola lampu bukanlah lilin yang lebih hebat.

So a quantum computer is not just a more powerful version

Anda tidak bisa membuat bola lampu dengan membuat lilin yang lebih baik.

of our current computers,

just like a light bulb is not a more powerful candle.

Bola lampu memiliki teknologi yang berbeda,

berdasarkan pemahaman ilmiah yang lebih dalam.

You cannot build a light bulb by building better and better candles.

Begitu pula komputer kuantum adalah alat yang baru,

A light bulb is a different technology,

berdasarkan ilmu fisika kuantum,

based on deeper scientific understanding.

dan seperti bola lampu yang mengubah masyarakat,

Similarly, a quantum computer is a new kind of device,

komputer kuantum berpotensi berdampak

based on the science of quantum physics,

pada berbagai aspek di hidup kita,

termasuk kebutuhan keamanan kita, perawatan kesehatan, dan bahkan internet.

and just like a light bulb transformed society,

quantum computers have the potential to impact

Jadi, semua perusahaan di seluruh dunia bekerja membangun alat ini.

so many aspects of our lives,

including our security needs, our health care and even the internet.

Untuk mengetahui antusiasme akan hal ini,

mari kita mainkan gim di komputer kuantum.

So companies all around the world are working to build these devices,

Saya bisa masuk ke komputer kuantum IBM dari sini

and to see what the excitement is all about,

let's play our game on a quantum computer.

yang berarti saya bisa bermain gim itu di mana pun,

begitu pula Anda.

So I can log into IBM's quantum computer from right here,

Untuk mewujudkannya, Anda mungkin ingat mendapat email sebelumnya dari TED

which means I can play the game remotely,

yang menanyakan pilihan Anda untuk melempar koinnya atau tidak,

and so can you.

To make this happen, you may remember getting an email ahead of time, from TED,

jika Anda sudah memainkannya.

Sebetulnya, kami meminta Anda memilih antara lingkaran atau kotak.

asking you whether you would choose to flip the coin or not,

Anda tidak tahu, tapi jika Anda memilih lingkaran berarti “lempar koin”

if you played the game.

Well, actually, we asked you to choose between a circle or a square.

dan kotak berarti “tidak melempar”.

Kami mendapat 372 respons.

You didn't know it, but your choice of circle meant "flip the coin,"

Terima kasih.

Itu berarti kita bisa memainkan 372 gim melawan komputer kuantum

and your choice of square was "don't flip."

We received 372 responses.

memakai pilihan Anda.

Itu gim yang cukup cepat

Thank you.

That means we can play 372 games against the quantum computer

sehingga saya bisa menunjukkan hasilnya.

Sayangnya, Anda payah.

using your choices.

And it's a pretty fast game to play,

(Tawa)

Komputer kuantum memenangkan hampir semua permainan.

so I can show you the results right here.

Hanya sedikit kekalahan karena eror operasional komputer.

Unfortunately, you didn't do very well.

(Laughter)

(Tawa)

The quantum computer won almost every game.

Bagaimana ia bisa mendapatkan rentetan kemenangan hebat ini?

It lost a few only because of operational errors in the computer.

Seperti sihir atau curang,

(Laughter)

tapi sebenarnya ini hanya fisika kuantum.

So how did it achieve this amazing winning streak?

Begini cara kerjanya.

Komputer biasa mensimulasikan kepala atau ekor dari koin sebagai bit,

It seems like magic or cheating,

but actually, it's just quantum physics in action.

nol atau satu,

Here's how it works.

atau arus yang mengalir atau tidak di dalam cip komputer Anda.

A regular computer simulates heads or tails of a coin as a bit,

Komputer kuantum sama sekali berbeda.

a zero or a one,

Bit kuantum memiliki identitas nonbiner yang lebih dinamis.

or a current flipping on and off inside your computer chip.

A quantum computer is completely different.

Ia bisa eksis dalam superposisi atau kombinasi nol dan satu,

A quantum bit has a more fluid, nonbinary identity.

dengan kemungkinan menjadi nol dan kemungkinan menjadi satu.

It can exist in a superposition, or a combination of zero and one,

Dengan kata lain, identitasnya ada di suatu spektrum.

with some probability of being zero and some probability of being one.

Contohnya, ia bisa memiliki 70% kemungkinan menjadi nol

dan 30% kemungkin menjadi satu

In other words, its identity is on a spectrum.

atau 80-20 atau 60-40.

For example, it could have a 70 percent chance of being zero

Kemungkinannya tak terbatas.

and a 30 percent chance of being one

Gagasan utamanya adalah

or 80-20 or 60-40.

kita harus merelakan nilai akurat dari nol dan satu

dan mengizinkan ketidakpastian.

The possibilities are endless.

The key idea here

Jadi, selama permainan,

komputer kuantum menciptakan kombinasi dinamis dari kepala dan ekor,

is that we have to give up on precise values of zero and one

and allow for some uncertainty.

nol dan satu.

Jadi, apa pun tindakan pemain,

So during the game,

the quantum computer creates this fluid combination of heads and tails,

lempar atau tidak,

superposisi tetap tak berubah.

Mirip seperti mengaduk dua campuran berbeda.

zero and one,

so that no matter what the player does,

flip or no flip,

Anda aduk atau tidak, cairan itu tetaplah campuran.

the superposition remains intact.

It's kind of like stirring a mixture of two fluids.

tapi untuk tindakan akhirnya,

komputer kuantum tak bisa memisahkan nol dan satu,

Whether or not you stir, the fluids remain in a mixture,

secara sempurna mengembalikan kepala sehingga Anda selalu kalah.

but in its final move,

(Tawa)

the quantum computer can unmix the zero and one,

Jika Anda pikir ini semua agak aneh, Anda benar.

perfectly recovering heads so that you lose every time.

Koin biasa tidak ada dalam kombinasi kepala dan ekor.

(Laughter)

If you think this is all a bit weird, you are absolutely right.

Kita tidak merasakan dinamika kuantum ini

Regular coins do not exist in combinations of heads and tails.

di kehidupan sehari-hari.

Jadi, jika Anda bingung akan kuantum,

We do not experience this fluid quantum reality

tenang, Anda mulai memahaminya.

(Tawa)

in our everyday lives.

Tapi walau kita tak merasakan keanehan kuantum,

So if you are confused by quantum,

don't worry, you're getting it.

kita bisa melihat dampak sesungguhnya.

(Laughter)

Anda melihat sendiri datanya.

But even though we don't experience quantum strangeness,

Komputer kuantum menang

karena ia memanfaatkan superposisi dan ketidakpastian,

we can see its very real effects in action.

You've seen the data for yourself.

dan karakter kuantum ini sungguh kuat,

The quantum computer won

tidak hanya untuk memenangkan gim,

because it harnessed superposition and uncertainty,

tapi juga untuk membangun teknologi kuantum masa depan.

and these quantum properties are powerful,

Saya berikan tiga contoh penerapan potensial

not just to win coin games,

yang dapat mengubah hidup kita.

but also to build future quantum technologies.

Pertama, ketidakpastian kuantum dapat dipakai untuk membuat kunci privat

So let me give you three examples of potential applications

dari pesan terenkripsi yang dikirim dari satu lokasi ke lokasi lain

that could change our lives.

First of all, quantum uncertainty could be used to create private keys

sehingga hacker tak bisa menyalin kuncinya sepenuhnya,

for encrypting messages sent from one location to another

karena ketidakpastian kuantum.

Mereka harus menghancurkan hukum fisika kuantum

so that hackers could not secretly copy the key perfectly,

untuk dapatkan kuncinya.

because of quantum uncertainty.

Enkripsi tak bisa ditembus ini sudah diuji coba oleh bank-bank

They would have to break the laws of quantum physics

dan institusi lain di seluruh dunia.

to hack the key.

Hari ini, kita pakai lebih dari 17 miliar perangkat terkoneksi secara global.

So this kind of unbreakable encryption is already being tested by banks

and other institutions worldwide.

Bayangkan dampak enkripsi kuantum di masa depan.

Today, we use more than 17 billion connected devices globally.

Kedua, teknologi kuantum bisa mengubah perawatan kesehatan dan pengobatan.

Just imagine the impact quantum encryption could have in the future.

Misalnya, desain dan analisis molekul untuk pengembangan obat

Secondly, quantum technologies could also transform health care and medicine.

adalah tantangan di masa ini,

karena mendeskripsikan dan menghitung secara akurat

For example, the design and analysis of molecules for drug development

semua karakteristik kuantum dari semua atom dalam suatu molekul

is a challenging problem today,

and that's because exactly describing and calculating

adalah tugas komputasi yang sulit, bahkan bagi superkomputer.

all of the quantum properties of all the atoms in the molecule

Komputer kuantum dapat melakukan lebih baik

karena ia beroperasi memakai karakteristik kuantum yang sama

is a computationally difficult task, even for our supercomputers.

seperti molekul yang ingin disimulasikan.

But a quantum computer could do better,

Jadi, simulasi kuantum skala besar untuk pengembangan obat di masa depan

because it operates using the same quantum properties

dapat mengarah ke perawatan penyakit seperti Alzheimer,

as the molecule it's trying to simulate.

So future large-scale quantum simulations for drug development

yang mana bisa membantu banyak orang.

Ketiga, penerapan kuantum favorit saya

could perhaps lead to treatments for diseases like Alzheimer's,

adalah teleportasi informasi dari satu lokasi ke lokasi yang lain

which affects thousands of lives.

tapi mengirimkan informasi tersebut secara fisik.

And thirdly, my favorite quantum application

is teleportation of information from one location to another

Terdengar seperti fiksi ilmah, tapi mungkin dilakukan

karena identitas dinamis partikel-partikel kuantum

without physically transmitting the information.

bisa saling terkait di ruang dan waktu

Sounds like sci-fi, but it is possible,

dengan cara tertentu sehingga ketika sesuatu diubah pada suatu partikel,

because these fluid identities of the quantum particles

bisa memengaruhi yang lain

can get entangled across space and time

dan itu menciptakan saluran untuk teleportasi.

in such a way that when you change something about one particle,

Itu sudah didemonstrasikan di lab-lab penelitian

dan menjadi bagian internet kuantum di masa depan.

it can impact the other,

and that creates a channel for teleportation.

Kita belum memiliki jaringan seperti itu,

It's already been demonstrated in research labs

tapi tim saya mengusahakan hal ini

and could be part of a future quantum internet.

dengan mensimulasikan jaringan kuantum pada komputer kuantum.

We don't have such a network as yet,

Kami mendesain dan mengimplementasikan protokol baru yang menarik,

but my team is working on these possibilities,

by simulating a quantum network on a quantum computer.

seperti teleportasi antara pengguna yang berbeda di jaringan ini

So we have designed and implemented some interesting new protocols

dan transmisi data yang efisien

dan bahkan pemungutan suara yang aman.

such as teleportation among different users in the network

Menjadi ilmuwan fisika kuantum sangat menyenangkan bagi saya.

Sangat saya rekomendasikan.

and efficient data transmission

(Tawa)

and even secure voting.

Kita bisa menjadi penjelajah di dunia ajaib kuantum.

So it's a lot of fun for me, being a quantum physicist.

Siapa yang tahu aplikasi berikutnya yang akan kita temukan?

I highly recommend it.

(Laughter)

Kita harus melakukannya dengan waspada dan bertanggung jawab

We get to be explorers in a quantum wonderland.

untuk membangun masa depan kuantum kita.

Who knows what applications we will discover next.

Bagi saya pribadi,

saya tak melihat fisika kuantum sebagai sekadar alat membangun komputer kuantum.

We must tread carefully and responsibly

as we build our quantum future.

Komputer kuantum adalah jalan bagi kita menyelidiki misteri alam

And for me, personally,

I don't see quantum physics as a tool just to build quantum computers.

dan mengungkapkan dunia tersembunyi di luar pemahaman kita.

I see quantum computers as a way for us to probe the mysteries of nature

Betapa menakjubkan bagi kita manusia,

dengan akses terbatas ke alam semesta,

and reveal more about this hidden world outside of our experiences.

masih dapat melihat jauh di balik cakrawala kita

hanya menggunakan imajinasi dan kecerdasan kita.

How amazing that we humans,

with our relatively limited access to the universe,

Dan alam semesta membalas kita

can still see far beyond our horizons

dengan menunjukkan betapa sungguh menarik dan mengejutkan semua itu.

just using our imagination and our ingenuity.

Pada dasarnya, masa depan itu tidak pasti,

And the universe rewards us

by showing us how incredibly interesting and surprising it is.

dan bagi saya, itu pasti menarik.

Terima kasih.

The future is fundamentally uncertain,

(Tepuk tangan)

and to me, that is certainly exciting.

Thank you.

(Applause)