Gerbang logika berbasis optik sebagai transistor pada komputer kuantum

plas

Dunia optik dan fotonika telah berkembang dengan sangat maju. Peneliti Universitas Peking China berhasil membuat komponen optic (plasmonik) berukuran 600 nm dan hanya membutuhkan 200 µW untuk dapat mengoperasikannya, pencapaian luar biasa tersebut dipublikasikan pada jurnal nanophotonics bulan agustus 2016. Komponen optik tersebut dibuat agar dapat berfungsi sebagai gerbang logika. Sebagai perbandingan, diameter rambut manusia berukuran 0,18 mm atau 180.000 nm.

21
Struktur plasmonik yang berfungsi sebagai pandu gelombang optik pada penelitian Xiaoyu Yang berukuran 600 nm

Sebagaimana yang telah kita ketahui bahwa gerbang logika adalah dasar/fondasi dalam proses pengolahan suatu informasi dan pengambilan keputusan. Komputer, kalkulator, dan berbagai teknologi canggih lainnya dibangun berfondasikan gerbang logika. Terdapat 7 gerbang logika yakni AND, OR, NOT, NOR, NAND, XOR, XNOR seperti yang ditunjukkan oleh gambar berikut:

m59iozq
Gerbang logika terdapat 7 jenis seperti yang ditunjukkan pada tabel diatas

Selama ini gerbang logika dioperasikan secara elektronis melalui komponen elektronika yang disebut transistor. Transistor-transistor tersebut disusun hingga berjumlah jutaan  bahkan milyaran. Prosesor Core i7 yang dibuat oleh Intel memiliki 1,16 milyar transistor dan setiap transistornya berukuran 32 nm. Semakin banyak transistor maka akan semakin baik kinerja dari prosesor tersebut. Parameter kinerja dari prosesor adalah kecepatan pemrosesan dan lebar cakupan frekuensi yang dipakai oleh sinyal dalam medium transmisi (bandwidth). Kecepatan prosesor ditunjukkan oleh label GHz yang melekat pada prosesor tersebut, contohnya adalah prosesor Intel core i7 memiliki kecepatan 2,50 GHz.

Komponen elektronika seperti transistor tidak dapat beroperasi pada frekuensi dan bandwith yang sangat tinggi, padahal kebutuhan akan komputer yang beroperasi pada frekuensi/kecepatan yang sangat tinggi menjadi semakin dibutuhkan. Perkembangan penggunaan komputer berbasis elektronik akan berhenti disaat kanal/saluran pada transistor mampu melewatkan 1 elektron. Tak ada lagi perkembangan yang bisa dibuat jika hal tersebut telah terjadi.

Sebaliknya komponen berbasis optik sangatlah cocok untuk dapat beroperasi pada frekuensi yang sangat tinggi, bandwidth yang sangat lebar, dan tidak menimbulkan panas.  Keunggulan tersebut didasarkan pada fenomena mekanika kuantum (superposisi dan entanglement) yang dapat dialami oleh partikel terkecil cahaya, yakni foton. Komponen optik tersebut kemudian dapat disusun menjadi komputer yang bisa menjadi kandidat komputer kuantum. Ada beberapa kandidat lain untuk menyusun komputer kuantum seperti semikonduktor (Loss–DiVincenzo quantum computer), superkonduktor, atom silikon tunggal, dan kristal berlian.

Ketika membandingkan komputer kuantum berbasis optik dengan komputer biasa, maka foton menggantikan elektron dan pandu gelombang menggantikan kabel/jalur tembaga di PCB. Sebagai perbandingan, jika computer biasa bekerja pada frekuensi Gigaherts, maka komputer berbasis optik dapat bekerja pada frekuensi Terahertz. Oleh karena itu penelitian di bidang optik dan fotonika berlomba-lomba untuk meneliti dan menemukan gerbang logika berbasis optik yang sangat kecil ukurannya, efisien daya listriknya, dan memiliki bandwidth yang sangat tinggi.

Nur Abdillah Siddiq

Baca selanjutnya: Pahlawan Revolusi Teknologi itu Bernama Mekanika Kuantum

 

 

Artikel Berhubungan:

Sponsor Warstek.com:
Nur Abdillah Siddiq

Nur Abdillah Siddiq

Mahasiswa S3 Fisika ITS, menekuni bidang Optoelektronik dan Elektromagnetika Terapan. Sangat mencintai aktivitas membaca dan mendesain. Profil lebih lengkap dapat dilihat di www.facebook.com/fisrek

Yuk Ajukan Pertanyaaan atau Komentar