Let's play a game. Imagine that you are in Las Vegas, in a casino, and you decide to play a game on one of the casino's computers, just like you might play solitaire or chess. The computer can make moves in the game, just like a human player. This is a coin game. It starts with a coin showing heads, and the computer will play first. It can choose to flip the coin or not, but you don't get to see the outcome. Next, it's your turn. You can also choose to flip the coin or not, and your move will not be revealed to your opponent, the computer. Finally, the computer plays again, and can flip the coin or not, and after these three rounds, the coin is revealed, and if it is heads, the computer wins, if it's tails, you win.
Ayo bermain. Bayangkan Anda di Las Vegas, di sebuah kasino, dan Anda memutuskan untuk bermain salah satu gim di komputer kasino, seperti bermain solitaire atau catur. Komputer itu bisa memainkan permainan, seperti pemain manusia. Ini adalah permainan koin. Dimulai dengan semua koin menunjukkan kepala dan komputer bermain pertama. Ia bisa memilih melempar koin atau tidak, tapi Anda tidak bisa melihat hasilnya. Berikutnya, giliran Anda. Anda juga bisa memilih melempar koinnya atau tidak dan gerakan Anda takkan diungkapkan ke musuh, si komputer. Terakhir, komputer bermain lagi, ia bisa melempar koin atau tidak. Setelah tiga ronde ini, koinnya diungkap, dan jika kepala, komputer itu menang, jika ekor, Anda menang.
So it's a pretty simple game, and if everybody plays honestly, and the coin is fair, then you have a 50 percent chance of winning this game. And to confirm that, I asked my students to play this game on our computers, and after many, many tries, their winning rate ended up being 50 percent, or close to 50 percent, as expected. Sounds like a boring game, right?
Itu permainan yang mudah dan jika semua bermain dengan jujur, dan koinnya adil, maka ada 50% kemungkinan memenangkan permainan. Untuk mengonfirmasi itu, saya menyuruh murid-murid saya untuk memainkan gim ini di komputer dan setelah beberapa percobaan, tingkat kemenangan mereka setara atau mendekati 50% seperti diharapkan. Terdengar membosankan, ’kan?
But what if you could play this game on a quantum computer? Now, Las Vegas casinos do not have quantum computers, as far as I know, but IBM has built a working quantum computer. Here it is.
Tapi bagaimana jika Anda bisa memainkan gim ini di komputer kuantum? Kasino-kasino Las Vegas tidak memiliki komputer kuantum, setahu saya, tapi IBM sudah membangun sebuah komputer kuantum yang bekerja. Ini dia.
But what is a quantum computer? Well, quantum physics describes the behavior of atoms and fundamental particles, like electrons and photons. So a quantum computer operates by controlling the behavior of these particles, but in a way that is completely different from our regular computers. So a quantum computer is not just a more powerful version of our current computers, just like a light bulb is not a more powerful candle. You cannot build a light bulb by building better and better candles. A light bulb is a different technology, based on deeper scientific understanding. Similarly, a quantum computer is a new kind of device, based on the science of quantum physics, and just like a light bulb transformed society, quantum computers have the potential to impact so many aspects of our lives, including our security needs, our health care and even the internet.
Apa itu komputer kuantum? Fisika kuantum mendeskripsikan perilaku atom dan partikel-partikel fundamental, seperti elektron dan foton. Jadi, komputer kuantum beroperasi dengan mengontrol perilaku partikel-partikel ini, tapi dengan cara yang sepenuhnya berbeda dengan komputer biasa. Jadi, komputer kuantum tidak hanya komputer yang lebih hebat dari komputer kita saat ini. Seperti halnya bola lampu bukanlah lilin yang lebih hebat. Anda tidak bisa membuat bola lampu dengan membuat lilin yang lebih baik. Bola lampu memiliki teknologi yang berbeda, berdasarkan pemahaman ilmiah yang lebih dalam. Begitu pula komputer kuantum adalah alat yang baru, berdasarkan ilmu fisika kuantum, dan seperti bola lampu yang mengubah masyarakat, komputer kuantum berpotensi berdampak pada berbagai aspek di hidup kita, termasuk kebutuhan keamanan kita, perawatan kesehatan, dan bahkan internet.
So companies all around the world are working to build these devices, and to see what the excitement is all about, let's play our game on a quantum computer. So I can log into IBM's quantum computer from right here, which means I can play the game remotely, and so can you. To make this happen, you may remember getting an email ahead of time, from TED, asking you whether you would choose to flip the coin or not, if you played the game. Well, actually, we asked you to choose between a circle or a square. You didn't know it, but your choice of circle meant "flip the coin," and your choice of square was "don't flip." We received 372 responses. Thank you. That means we can play 372 games against the quantum computer using your choices. And it's a pretty fast game to play, so I can show you the results right here.
Jadi, semua perusahaan di seluruh dunia bekerja membangun alat ini. Untuk mengetahui antusiasme akan hal ini, mari kita mainkan gim di komputer kuantum. Saya bisa masuk ke komputer kuantum IBM dari sini yang berarti saya bisa bermain gim itu di mana pun, begitu pula Anda. Untuk mewujudkannya, Anda mungkin ingat mendapat email sebelumnya dari TED yang menanyakan pilihan Anda untuk melempar koinnya atau tidak, jika Anda sudah memainkannya. Sebetulnya, kami meminta Anda memilih antara lingkaran atau kotak. Anda tidak tahu, tapi jika Anda memilih lingkaran berarti “lempar koin” dan kotak berarti “tidak melempar”. Kami mendapat 372 respons. Terima kasih. Itu berarti kita bisa memainkan 372 gim melawan komputer kuantum memakai pilihan Anda. Itu gim yang cukup cepat sehingga saya bisa menunjukkan hasilnya.
Unfortunately, you didn't do very well.
Sayangnya, Anda payah.
(Laughter)
(Tawa)
The quantum computer won almost every game. It lost a few only because of operational errors in the computer.
Komputer kuantum memenangkan hampir semua permainan. Hanya sedikit kekalahan karena eror operasional komputer.
(Laughter)
(Tawa)
So how did it achieve this amazing winning streak? It seems like magic or cheating, but actually, it's just quantum physics in action. Here's how it works. A regular computer simulates heads or tails of a coin as a bit, a zero or a one, or a current flipping on and off inside your computer chip. A quantum computer is completely different. A quantum bit has a more fluid, nonbinary identity. It can exist in a superposition, or a combination of zero and one, with some probability of being zero and some probability of being one. In other words, its identity is on a spectrum. For example, it could have a 70 percent chance of being zero and a 30 percent chance of being one or 80-20 or 60-40. The possibilities are endless. The key idea here is that we have to give up on precise values of zero and one and allow for some uncertainty. So during the game, the quantum computer creates this fluid combination of heads and tails, zero and one, so that no matter what the player does, flip or no flip, the superposition remains intact. It's kind of like stirring a mixture of two fluids. Whether or not you stir, the fluids remain in a mixture, but in its final move, the quantum computer can unmix the zero and one, perfectly recovering heads so that you lose every time.
Bagaimana ia bisa mendapatkan rentetan kemenangan hebat ini? Seperti sihir atau curang, tapi sebenarnya ini hanya fisika kuantum. Begini cara kerjanya. Komputer biasa mensimulasikan kepala atau ekor dari koin sebagai bit, nol atau satu, atau arus yang mengalir atau tidak di dalam cip komputer Anda. Komputer kuantum sama sekali berbeda. Bit kuantum memiliki identitas nonbiner yang lebih dinamis. Ia bisa eksis dalam superposisi atau kombinasi nol dan satu, dengan kemungkinan menjadi nol dan kemungkinan menjadi satu. Dengan kata lain, identitasnya ada di suatu spektrum. Contohnya, ia bisa memiliki 70% kemungkinan menjadi nol dan 30% kemungkin menjadi satu atau 80-20 atau 60-40. Kemungkinannya tak terbatas. Gagasan utamanya adalah kita harus merelakan nilai akurat dari nol dan satu dan mengizinkan ketidakpastian. Jadi, selama permainan, komputer kuantum menciptakan kombinasi dinamis dari kepala dan ekor, nol dan satu. Jadi, apa pun tindakan pemain, lempar atau tidak, superposisi tetap tak berubah. Mirip seperti mengaduk dua campuran berbeda. Anda aduk atau tidak, cairan itu tetaplah campuran. tapi untuk tindakan akhirnya, komputer kuantum tak bisa memisahkan nol dan satu, secara sempurna mengembalikan kepala sehingga Anda selalu kalah.
(Laughter)
(Tawa)
If you think this is all a bit weird, you are absolutely right. Regular coins do not exist in combinations of heads and tails. We do not experience this fluid quantum reality in our everyday lives. So if you are confused by quantum, don't worry, you're getting it.
Jika Anda pikir ini semua agak aneh, Anda benar. Koin biasa tidak ada dalam kombinasi kepala dan ekor. Kita tidak merasakan dinamika kuantum ini di kehidupan sehari-hari. Jadi, jika Anda bingung akan kuantum, tenang, Anda mulai memahaminya.
(Laughter)
(Tawa)
But even though we don't experience quantum strangeness, we can see its very real effects in action. You've seen the data for yourself. The quantum computer won because it harnessed superposition and uncertainty, and these quantum properties are powerful, not just to win coin games, but also to build future quantum technologies. So let me give you three examples of potential applications that could change our lives.
Tapi walau kita tak merasakan keanehan kuantum, kita bisa melihat dampak sesungguhnya. Anda melihat sendiri datanya. Komputer kuantum menang karena ia memanfaatkan superposisi dan ketidakpastian, dan karakter kuantum ini sungguh kuat, tidak hanya untuk memenangkan gim, tapi juga untuk membangun teknologi kuantum masa depan. Saya berikan tiga contoh penerapan potensial yang dapat mengubah hidup kita.
First of all, quantum uncertainty could be used to create private keys for encrypting messages sent from one location to another so that hackers could not secretly copy the key perfectly, because of quantum uncertainty. They would have to break the laws of quantum physics to hack the key. So this kind of unbreakable encryption is already being tested by banks and other institutions worldwide. Today, we use more than 17 billion connected devices globally. Just imagine the impact quantum encryption could have in the future.
Pertama, ketidakpastian kuantum dapat dipakai untuk membuat kunci privat dari pesan terenkripsi yang dikirim dari satu lokasi ke lokasi lain sehingga hacker tak bisa menyalin kuncinya sepenuhnya, karena ketidakpastian kuantum. Mereka harus menghancurkan hukum fisika kuantum untuk dapatkan kuncinya. Enkripsi tak bisa ditembus ini sudah diuji coba oleh bank-bank dan institusi lain di seluruh dunia. Hari ini, kita pakai lebih dari 17 miliar perangkat terkoneksi secara global. Bayangkan dampak enkripsi kuantum di masa depan.
Secondly, quantum technologies could also transform health care and medicine. For example, the design and analysis of molecules for drug development is a challenging problem today, and that's because exactly describing and calculating all of the quantum properties of all the atoms in the molecule is a computationally difficult task, even for our supercomputers. But a quantum computer could do better, because it operates using the same quantum properties as the molecule it's trying to simulate. So future large-scale quantum simulations for drug development could perhaps lead to treatments for diseases like Alzheimer's, which affects thousands of lives.
Kedua, teknologi kuantum bisa mengubah perawatan kesehatan dan pengobatan. Misalnya, desain dan analisis molekul untuk pengembangan obat adalah tantangan di masa ini, karena mendeskripsikan dan menghitung secara akurat semua karakteristik kuantum dari semua atom dalam suatu molekul adalah tugas komputasi yang sulit, bahkan bagi superkomputer. Komputer kuantum dapat melakukan lebih baik karena ia beroperasi memakai karakteristik kuantum yang sama seperti molekul yang ingin disimulasikan. Jadi, simulasi kuantum skala besar untuk pengembangan obat di masa depan dapat mengarah ke perawatan penyakit seperti Alzheimer, yang mana bisa membantu banyak orang.
And thirdly, my favorite quantum application is teleportation of information from one location to another without physically transmitting the information. Sounds like sci-fi, but it is possible, because these fluid identities of the quantum particles can get entangled across space and time in such a way that when you change something about one particle, it can impact the other, and that creates a channel for teleportation. It's already been demonstrated in research labs and could be part of a future quantum internet. We don't have such a network as yet, but my team is working on these possibilities, by simulating a quantum network on a quantum computer. So we have designed and implemented some interesting new protocols such as teleportation among different users in the network and efficient data transmission and even secure voting.
Ketiga, penerapan kuantum favorit saya adalah teleportasi informasi dari satu lokasi ke lokasi yang lain tapi mengirimkan informasi tersebut secara fisik. Terdengar seperti fiksi ilmah, tapi mungkin dilakukan karena identitas dinamis partikel-partikel kuantum bisa saling terkait di ruang dan waktu dengan cara tertentu sehingga ketika sesuatu diubah pada suatu partikel, bisa memengaruhi yang lain dan itu menciptakan saluran untuk teleportasi. Itu sudah didemonstrasikan di lab-lab penelitian dan menjadi bagian internet kuantum di masa depan. Kita belum memiliki jaringan seperti itu, tapi tim saya mengusahakan hal ini dengan mensimulasikan jaringan kuantum pada komputer kuantum. Kami mendesain dan mengimplementasikan protokol baru yang menarik, seperti teleportasi antara pengguna yang berbeda di jaringan ini dan transmisi data yang efisien dan bahkan pemungutan suara yang aman.
So it's a lot of fun for me, being a quantum physicist. I highly recommend it.
Menjadi ilmuwan fisika kuantum sangat menyenangkan bagi saya. Sangat saya rekomendasikan.
(Laughter)
(Tawa)
We get to be explorers in a quantum wonderland. Who knows what applications we will discover next. We must tread carefully and responsibly as we build our quantum future. And for me, personally, I don't see quantum physics as a tool just to build quantum computers. I see quantum computers as a way for us to probe the mysteries of nature and reveal more about this hidden world outside of our experiences. How amazing that we humans, with our relatively limited access to the universe, can still see far beyond our horizons just using our imagination and our ingenuity. And the universe rewards us by showing us how incredibly interesting and surprising it is.
Kita bisa menjadi penjelajah di dunia ajaib kuantum. Siapa yang tahu aplikasi berikutnya yang akan kita temukan? Kita harus melakukannya dengan waspada dan bertanggung jawab untuk membangun masa depan kuantum kita. Bagi saya pribadi, saya tak melihat fisika kuantum sebagai sekadar alat membangun komputer kuantum. Komputer kuantum adalah jalan bagi kita menyelidiki misteri alam dan mengungkapkan dunia tersembunyi di luar pemahaman kita. Betapa menakjubkan bagi kita manusia, dengan akses terbatas ke alam semesta, masih dapat melihat jauh di balik cakrawala kita hanya menggunakan imajinasi dan kecerdasan kita. Dan alam semesta membalas kita dengan menunjukkan betapa sungguh menarik dan mengejutkan semua itu.
The future is fundamentally uncertain, and to me, that is certainly exciting.
Pada dasarnya, masa depan itu tidak pasti, dan bagi saya, itu pasti menarik.
Thank you.
Terima kasih.
(Applause)
(Tepuk tangan)