Baiklah bapak ibu sekalian terima kasih telah datang ke kuliah malam ini, senang sekali berbicara dengan Anda tentang salah satu topik favorit saya. Kontribusi Einstein untuk dasar bidang teknologi baru yaitu teknologi quantum. Salah satu contoh yang unggul adalah komputer kuantum, yang saya harap akan tersebar luas di pertengahan abad ke-21.
Kuliah malam ini, Revolusi Einstein, adalah bidang penelitian yang telah saya lakukan pada tingkat praktis selama beberapa dekade terakhir. Tujuan saya malam ini sebenarnya bukan untuk memberi Anda cetak biru komputer kuantum abad ke-21, tetapi untuk mempelajari beberapa fisika yang ada di belakangnya.
Saya harus mengakui bahwa Universitas Melbourne, tempat saya berasal dan tempat saya bekerja adalah kampus hijau yang menyenangkan. Di tepi kota Melbourne, Anda dapat melihat perairan biru dari Teluk Port Phillip dari kejauhan. Di ruang bawah tanah adalah laboratorium saya. Saya memiliki akselerator partikel besar dan rangkaian seri dari sinar laser yang kami gunakan untuk percobaan ilmu material yang diarahkan ke proyek teknologi quantum,
Kami juga memiliki sistem kriogenik untuk mengukur sifat-sifat material pada suhu yang sangat rendah. Khususnya perilaku dari spin yang akan saya bahas nanti. Di bawah aula dari akselerator besar adalah akselerator kecil yang kami gunakan untuk memasukkan atom tunggal, satu atom untuk sekali waktu ke dalam kristal silikon. Lebih lanjut nanti jadi inilah garis besar kuliah saya.
Malam ini pertama-tama saya ingin melakukan retrospeksi cepat di dari fajar era komputer. Apa yang saya sebut revolusi kuantum pertama, maka saya ingin memperkenalkan Anda pada teknologi kuantum yang menjanjikan dan teori atom kuantum yang berguna seperti spin. Akhirnya saya akan menyelesaikan dengan ulasan singkat dari beberapa pekerjaan kami yang sedang membangun perangkat berskala besar berdasarkan putaran atom di Silicon.
Pertama-tama retrospeksi cepat revolusi quantum pertama dan awal era komputer. Baru-baru ini saya membuat tonggak sejarah besar, dan Saya memiliki kesempatan untuk merenungkan lebih banyak lagi dari enam dekade di planet Bumi. Saya hanya ingin berbagi dengan Anda beberapa refleksi yang membawa saya ke tempat saya hari ini.
Pada tahun 1958, orang Amerika meluncurkan satelit pertama mereka ke orbit. Itu dimuat dengan penghitung Geiger dan penemuan sabuk radiasi Van Allen di medan magnet bumi. Partikel bermuatan terutama proton dan elektron terperangkap dalam medan magnet melengkung. Partikel tersebut mengorbit bolak-balik di bawah pengaruh gaya magnet. Sabuk radiasi ini dapat berbahaya bagi manusia ketika mengelilingi orbit Bumi dan juga ke perangkat elektronik seperti yang akan kita lihat nanti.
Tetapi jika kita maju cepat ke tahun 1969, tahun yang luar biasa dengan misi Apollo. Berdiri di teras depan rumah saya di Melbourne menatap bulan. Mengetahui ada beberapa orang berjalan-jalan di bulan itu adalah pengalaman yang luar biasa. Saya mengikuti Program Luar Angkasa dengan sangat rajin. Sekarang kadang-kadang dikatakan bahwa ini adalah fajar era ruang angkasa. Sebenarnya itu bukan fajar ruang Angkasa.
Usia itu adalah awal era komputer. Karena untuk pertama kalinya, manusia telah membuat mesin yang terlalu rumit untuk dikendalikan oleh manusia itu sendiri. Sehingga Modul Bulan dan Modul Komando serta roket Saturn V, semuanya dikendalikan oleh beberapa orang yang mahir untuk teknologi komputer. Dan memang komputer pada misi pendaratan bulan memiliki 2800 chip silikon yang sangat besar. Setiap chip dijejali dengan enam transistor dan ada 70 kilobyte memori inti. Ini bertanggung jawab untuk menurunkan astronot dengan aman ke bulan dan dengan aman kembali ke orbit sesudahnya.
Jika kita maju cepat ke hari ini. Sekarang ada robot penjelajah di planet Mars. Ini adalah Curiosity Rover. Atmosfer Mars sangat tipis. Radiasi dari luar angkasa dapat mencapai permukaan. Radiasi itu terdiri dari ion energi tinggi seperti proton atau inti atom hidrogen yang mampu turun melalui atmosfer tipis dan melewati elektronik di Rover.
Inset ini menunjukkan gangguan dalam memori komputer. Setiap kali proton melewatinya, mungkin ada perubahan sedikit dari nol ke satu, atau peruabahan dari satu dari nol yang menyebabkan gangguan lain di perangkat keras. Perangkat lunak harus menjaga perangkat ini dari gangguan acak dari luar. Sehingga komputer terus beroperasi secara normal.
Tahun 1958 juga merupakan tahun yang besar untuk Australia. Karena untuk pertama kalinya, pesawat jet dengan kapasitas besar memperkenalkan Boeing 707 pada tahun 1958. Tentu saja, jika kita maju cepat ke hari ini, kita punya pesawat supersonik. Anda bisa pergi dari Melbourne ke London hanya dalam satu atau beberapa jam. Sayangnya kami tidak pergi ke garis waktu tertentu.
Pada tahun 1958, jika Anda ingin membuat panggilan jarak jauh, yang Anda gunakan telepon. Untuk kepentingan anak muda di antara penonton ini adalah perangkat yang hanya memiliki satu aplikasi di dalamnya. Itu adalah aplikasi telepon. Anda tidak dapat meletakkan aplikasi centang bicara di atasnya untuk memuat video. Anda tidak dapat membawanya ketika Anda pergi. Karena itu ditambatkan ke dinding dengan kabel. Hari ini, tentu saja jika Anda ingin melakukan panggilan telepon, Anda hampir pasti memiliki salah satu dari ponsel pintar.
Pada tahun 1958, kamera refleks lensa tunggal pertama ditemukan. Produk yang ada di pasaran adalah kamera Minolta SR7. Saya memiliki salah satunya dalam koleksi kamera vintage saya. Perangkat ini menggunakan beberapa nanoteknologi kuantum terbaik yang mungkin belum pernah Anda dengar. Tetapi sayangnya sekarang sudah usang. Saya tidak punya waktu untuk mengatakan banyak tentang keajaiban elektron di Quantum Wells di dalam kristal Perak Halida. Tetapi ini adalah teknologi yang luar biasa. Sekarang sayangnya sudah usang. Maju cepat ke hari ini, tidak perlu dikatakan lagi jika Anda akan mengambil foto, Anda akan menggunakan ponsel pintar.
Perangkat ini, mistar geser. ada pada tahun 1958. Jika Anda ingin melakukan perhitungan, Anda menggunakan mistar geser yang mengeksploitasi properti logaritma untuk mengubah perkalian menjadi penjumlahan. Jika Anda maju cepat ke hari ini, Anda mungkin memiliki aplikasi kalkulator di ponsel pintar.
Sekarang mari kita mundur selangkah 60 000 tahun sebelum masehi. Ini adalah salah satu stik memori pertama yang pernah dibuat manusia. Bentuk awal litografi yaitu data digoreskan ke stik memori dengan Batu tajam pada proses litografi. Sayangnya algoritma apa yang digunakan untuk menginterpretasikan sembilan bit yang telah disimpan dengan hati-hati di memory stick ini sekarang telah hilang. Sehingga kita tidak tahu arti dari sembilan bit ini, tetapi mungkin sangat penting dalam perkembangan manusia.
Jika kita maju cepat ke tahun 1958, Jack Kilby menemukan cara mengintegrasikan transistor ke keping silikon tunggal. Sebelum transistor itu datang dalam paket individual dan harus disolder bersama. Gagasan untuk mengintegrasikan banyak transistor ke dalam satu keping akhirnya memenangkannya Hadiah Nobel pada tahun 2000.
Penemuan ini memberikan manfaat terbesar bagi umat manusia. Mereka komite Swedia merenungkan dengan sangat lambat. Dan hari ini tentu saja, jika Anda ingin mengupdate kayu memori, Anda tidak perlu menggores tanda pada tulang. Anda dapat membeli dua terabyte USB drive. Itu adalah jumlah data yang luar biasa yang dapat dimasukkan ke salah satu tonggak kecil ini (USB).
Sekarang yang menarik adalah bahwa teknologi untuk menghasilkan kepadatan informasi semacam itu tidak sempurna. Tongkat memori ini memiliki mekanisme koreksi kesalahan khusus. Untuk mengatasi fakta bahwa tidak setiap elemen memori berfungsi sepanjang waktu. Algoritma onboard mendeteksi kapan elemen memori mulai gagal atau tidak berfungsi sejak awal dan menutupnya untuk mencegah kesalahan. Sehingga kunci yang diambil dari teknologi ini adalah memungkinkan untuk membangun perangkat skala besar dari komponen kecil yang sangat kecil dengan teknik yang tidak sempurna dan masih membuatnya berfungsi seperti Rover di Mars tidak sempurna karena radiasi dari luar angkasa terus-menerus menyebabkan gangguan pada memori. Sehingga Anda memiliki algoritme onBohrd untuk mendeteksi dan memperbaikinya.
Kesalahan ini adalah konsep penting yang akan saya bahas lagi nanti. Dan hari ini tentu saja Anda dapat membeli chip komputer pribadi dengan miliaran transistor terintegrasi ke dalamnya. Biaya per transistor sekitar 10 nano dolar. Itu jumlah artefak manusia yang luar biasa tersedia dengan harga yang sangat murah, atau sekitar tiga nano Euro. Sebuah kemajuan yang luar biasa sejak 1958.
Semua bagian ini sejalan dengan apa yang saya sebut untuk membuat apa yang saya sebut sebagai Revolusi Kuantum pertama. Ide mekanika kuantum adalah fondasi di mana semua gadget ini, chip komputer, serat optik, ponsel, superkomputer, sel surya, perangkat implan, sistem pencitraan medis, semua hal ini bertumpu pada dasar mekanika kuantum. Tetapi sebagian besar perangkat ini beroperasi melalui prinsip klasik.
Fenomena quantum mendasar terkubur di dalam chip di dalam kristal Silikon yang merupakan dasar dari gadget ini. Dan tentu saja, ini telah menyebabkan revolusi lain dalam masyarakat kita di abad ke-20. Di awal abad ke-21, di sini kita melihat cara modern untuk bercakap-cakap di kafe menggunakan aplikasi secara pribadi. Komputer Saya tidak tahu apakah itu kemajuan atau tidak, ini adalah Revolusi Kuantum pertama.
Kuliah 1: Komputasi Kuantum Di Abad Ke-21 (Revolusi Kuantum Pertama)
Kuliah 2: Komputasi Kuantum Di Abad Ke-21 (Teori Kuantum Dan Efek Fotolistrik)
KUliah 3: Komputasi Kuantum Di Abad Ke-21 (Revolusi Kuantum Kedua)
Pemateri: Prof. David Jamieson
Judul Asli: Quantum computing in the 21st Century
Sumber: https://www.youtube.com/@TheRoyalInstitution
Komentar
Posting Komentar