Get Started

Glosarium Kuantum

Algoritma Kuantum

Algoritma Kuantum merupakan sekelompok instruksi yang diberikan pada komputer kuantum untuk mengeksekusi suatu tugas. Beberapa algoritma kuantum terbukti dapat meningkatkan efisiensi penyelesaian suatu tugas dibandingkan algoritma klasik.

Aljabar linier adalah cabang dari matematika yang mempelajari garis dan bidang, ruang vektor dan pemetaan, serta transformasi linier dengan kemungkinan yang terbatas. Karena mekanika kuantum bersifat linier, maka ia dapat dimodelkan dengan memanfaatkan aljabar linier. 

Atom adalah unit terkecil dalam elemen kimia yang tersusun dari proton, neutron, dan elektron. Kombinasi beberapa atom akan menghasilkan molekul.

Komputer digital menyimpan dan memproses informasi menggunakan bit berupa 0 atau 1. Secara fisis, bit dapat berupa apa saja yang memiliki dua konfigurasi berbeda: satu diwakili oleh “0”, dan yang lainnya diwakili oleh “1”. Dalam komputasi modern, bit seringkali diwakili oleh ada atau tidak adanya sinyal listrik yang mengkodekan “1” dan “0”.

Dekoherensi adalah proses ketika suatu keadaan kuantum rusak (breaks down), biasanya disebabkan oleh interaksi yang tidak diinginkan dan tidak terkendali dengan lingkungan. Dekoherensi menyebabkan keadaan runtuh (collapse) seperti ketika dilakukan pengukuran.

Dualisme gelombang-partikel adalah gagasan yang menyatakan bahwa materi kuantum (seperti elektron) dan cahaya tidak dapat dideskripsikan sebagai ‘gelombang’ atau ‘partikel’. Akan tetapi, mereka mempunyai properti sebagaimana yang dimiliki oleh gelombang dan partikel.

Eksperimen celah ganda adalah contoh utama dalam mekanika kuantum yang menunjukkan dualitas gelombang-partikel dari cahaya dan materi.

Elektron adalah partikel subatomik yang ada di semua atom. Elektron memiliki muatan negatif dan bertindak sebagai pembawa energi listrik. Elektron memiliki keadaan spin, yakni spin up atau spin down.

Foton merupakan jumlah energi elektromagnetik terkecil yang dapat dibawa oleh satu partikel cahaya pada panjang gelombang tertentu.

Fungsi gelombang adalah model matematis dari suatu keadaan kuantum. Fungsi gelombang mendeskripsikan karakteristik suatu partikel, seperti posisinya, momentumnya, dan spinnya.

Dalam komputasi klasik, suatu gerbang adalah operasi logika yang memproses input bit untuk menghasilkan output bit. Dalam komputasi kuantum, gerbang kuantum mentransformasi serangkaian qubit. Gerbang kuantum secara matematis direpresentasikan sebagai matriks.

Interferensi terjadi ketika dua atau lebih gelombang bertemu. Tinggi rendahnya gelombang dapat saling menguatkan satu sama lain, yang disebut interferensi konstruktif atau saling meniadakan, yang disebut interferensi destruktif.

Jam atom menentukan waktu dengan memantau sinyal elektromagnetik yang dipancarkan ketika elektron dalam atom berubah level energinya.

Keadaan kuantum menggambarkan kondisi dari suatu sistem fisis seperti elektron. Pengetahuan terkait keadaan kuantum dari suatu sistem memungkinkan kita untuk memprediksi luaran dari eksperimen.

Keadaan terbelit terjadi ketika dua objek kuantum berkorelasi sangat kuat sehingga keduanya dideskripsikan oleh fungsi gelombang yang sama. Keadaan superposisi dari dua objek kuantum (seperti pasangan elektron atau foton) dikatakan terbelit apabila tidak dapat dipisahkan menjadi dua fungsi gelombang berbeda.

Koherensi menggambarkan stabilitas dari suatu sistem kuantum. Qubit yang koheren dapat mempertahankan keadaannya. Dekoherensi terjadi ketika interaksi sistem kuantum dengan lingkungan menyebabkan sistem tersebut runtuh dan kehilangan semua informasi. Suatu qubit memiliki waktu koherensi yang mengukur seberapa lama koherensi dapat dipertahankan sebelum terjadi dekoherensi.

Komputasi kuantum adalah metode komputasi yang memanfaatkan sifat-sifat kuantum dari atom, molekul, ataupun sirkuit berukuran nano. Komputasi kuantum memiliki potensi yang tinggi untuk diaplikasikan pada berbagai bidang meliputi keamanan, optimisasi, simulasi proses fisika, kimia, biologi, serta desain obat dan material.

Penelitian terkait komunikasi kuantum mengembangkan jaringan komunikasi global yang sangat aman dengan memanfaatkan fenomena kuantum. Potensi aplikasi dari komunikasi kuantum meliputi peningkatan keamanan, privasi dan kriptografi, serta jaringan kuantum global berbasis satelit.

Koreksi error kuantum berkaitan dengan pengukuran, mitigasi, dan koreksi dari error kuantum untuk meningkatkan performa, ukuran, dan keandalan dari komputer kuantum.

Kuantisasi terjadi ketika hanya nilai diskrit tertentu dari suatu properti yang diperbolehkan. Misalkan, ketinggian diskrit yang Anda capai di tangga berbeda dengan ketinggian kontinu yang dapat Anda capai di tanjakan.

Kuantum kriptografi adalah bidang yang mempelajari protokol keamanan informasi yang didesain sehingga aman dari serangan klasik maupun serangan yang memanfaatkan komputer kuantum.

Laser (singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) adalah berkas cahaya koheren yang dihasilkan dari suatu proses emisi terstimulasi. Laser dapat direkayasa agar memiliki intensitas yang lebih tinggi dibanding cahaya normal dan memiliki frekuensi (warna) yang sangat spesifik.

MRI menggunakan teknik nuclear magnetic resonance untuk membuat gambar 3D dari suatu objek secara non-invasif. MRI sering digunakan sebagai alat diagnostik dalam dunia kedokteran.

Material kuantum adalah material dengan properti kuantum yang unik dan digunakan untuk pengembangan prosesor dan divais kuantum. Potensi aplikasi dari material kuantum meliputi dasar dari perangkat penyimpanan energi (energy storage) berkapasitas tinggi,  dan penghantar listrik tanpa rugi-rugi.

Ketika didinginkan pada temperatur kriogenik, arus mengalir melalui material superkonduktor tanpa hambatan. Hal ini memungkinkan terciptanya transmisi daya tanpa rugi-rugi dan pengusiran (expulsion) medan magnet.

Mekanika kuantum atau fisika kuantum merupakan ilmu yang mempelajari alam semesta dalam tingkatan yang sangat fundamental. Mekanika kuantum menjelaskan dan memprediksi perilaku atom dan molekul yang memperbarui pemahaman kita tentang alam semesta.

Mikroskop elektron memanfaatkan elektron sebagai sumber penerangan dan dapat digunakan untuk melihat detail-detail terkecil pada suatu spesimen.

Molekul terdiri dari dua atau lebih atom yang berkelompok dan terikat oleh ikatan kimia.

Neutron adalah partikel subatomik yang ditemukan dalam inti atom. Neutron tidak memiliki muatan listrik dan tetap netral.

Nuclear Magnetic Resonance (NMR) adalah teknik yang memanfaatkan pulsa radiasi elektromagnetik untuk mengontrol, memanipulasi, dan membaca spin dari nukleus dalam molekul. Ini merupakan salah satu implementasi pertama dari pemrosesan informasi kuantum dan sudah digunakan dalam teknologi terkini seperti magnetic resonance imaging (MRI) dan penelitian di bidang farmasi.

Perangkap atom mengisolasi atom dari lingkungan untuk dimanipulasi dan digunakan untuk memproses informasi kuantum. Perangkap atom biasanya memanfaatkan teknik-teknik seperti laser cooling, ultra-high vacuum chambers, dan optical tweezers.

Pengukuran kuantum adalah tindakan mengobservasi atau berinteraksi dengan sistem kuantum. Tidak seperti pengukuran tradisional, pengukuran kuantum mengakibatkan runtuhnya keadaan kuantum, dan beberapa jenis pengukuran kuantum tidak kompatibel satu sama lain. Meskipun pengukuran kuantum bersifat acak, probabilitasnya dapat diprediksi dengan mekanika kuantum.

Game theory adalah perlakuan matematis dari strategi yang dapat diambil oleh pemain untuk mencapai kondisi kemenangan tertentu. Quantum games memungkinkan pemain untuk memanfaatkan properti kuantum seperti superposisi dan entanglement sehingga meningkatkan peluang mereka untuk menang.

Prinsip ketidakpastian menempatkan batas fundamental pada seberapa banyak informasi yang dapat diketahui dari keadaan suatu sistem kuantum. Pengukuran suatu properti dari partikel kuantum akan mengganggu properti lainnya. Sebagai contoh, kita hanya dapat mengukur posisi dari elektron dengan tepat jika kita mengabaikan momentumnya.

Quantum Information Science and Technology (QIST) adalah bidang multidisiplin yang menyatukan mekanika kuantum dan teknologi informasi. QIST adalah bidang studi bagi pada matematikawan, computer scientists, fisikawan, kimiawan, insinyur, dan banyak lagi.

Quantum Key Distribution (QKD) adalah protokol kriptografi berbasis prinsip ketidakpastian, dimana dua pihak saling bertukar keadaan kuantum, alih-alih sinyal elektronik. QKD menjaga informasi tetap aman, bahkan dari serangan suatu komputer kuantum.

Qubit atau ‘quantum bit’ adalah bit yang terbuat dari sistem kuantum seperti elektron atau foton. Sebagaimana bit klasik, qubit harus memiliki dua keadaan berbeda yang mewakili ‘0’ dan ‘1’. Tidak seperti bit klasik, qubit dapat pula berada dalam keadaan superposisi, mengaami pengukuran yang tidak sesuai, dan bahkan entangled dengan qubit lainnya.

Rangkaian superkonduktor merupakan perangkat yang terbuat dari material superkonduktor yang didinginkan hingga suhu rendah, dan dirancang seperti rangkaian listrik. Rangkaian superkonduktor dapat digunakan sebagai sensor medan magnet yang sensitif atau sebagai qubits.

Riset kuantum adalah studi yang berupaya mencari tahu cara memanfaatkan dan mengontrol perilaku atom serta molekul pada level kuantum untuk aplikasi di bidang teknologi.

Sel surya mengonversi cahaya menjadi arus listrik melalui proses yang dikenal sebagai efek fotovoltaik.

Properti kuantum menawarkan peningkatan yang signifikan dalam sensitivitas, selektivitas, dan efisiensi suatu sensor. Potensi aplikasi dari sensor kuantum meliputi deteksi kanker dini, pengobatan kanker yang lebih baik, eksplorasi geologi yang lebih baik, hingga aplikasi di bidang pertahanan.

Simulasi Kuantum adalah kegiatan mensimulasikan suatu sistem kuantum menggunakan sistem kuantum lain yang lebih mudah dikontrol dan dipelajari sebagai simulator. Simulator ini beroperasi berdasarkan mekanika kuantum.

Spin adalah properti dari sistem kuantum yang mendeskripsikan momentum angular dan magnetismenya. Spin hanya dapat mengambil nilai diskrit tertentu, seperti ‘up’ atau ‘down’. Hal ini membuat spin menjadi properti yang baik untuk merepresentasikan qubit.

Spintronics atau spin electronics memanfaatkan muatan listrik dan spin dari elektron untuk menyimpan dan memanipulasi informasi.

Sistem kuantum dikatakan berada dalam keadaan superposisi apabila dia memiliki peluang untuk diukur pada salah satu dari banyak keadaan kuantum. Hal ini juga bergantung pada jenis pengukuran yang dilakukan.

Teknologi informasi adalah penggunaan sistem untuk membuat, memproses, menyimpan, dan saling bertukar berbagai jenis data elektronik dan informasi lainnya.

Teleportasi kuantum memanfaatkan fenomena entanglement untuk mentransfer keadaan kuantum suatu partikel pada partikel lain. Para ilmuwan telah mendemonstrasikan teleportasi kuantum menggunakan ion yang terperangkap, spin, foton, dan superconducting qubits.

Tunneling merupakan fenomena yang memungkinkan partikel kuantum untuk muncul secara acak di sisi lain penghalang (barrier), walaupun partikel tersebut tidak memiliki energi untuk melewatinya.