Pengertian Quantum
Computing
Merupakan alat
hitung yang menggunakan mekanika kuantum seperti superposisi dan keterkaitan,
yang digunakan untuk peng-operasi-an data. Perhitungan jumlah data pada
komputasi klasik dihitung dengan bit, sedangkan perhitungan jumlah data pada
komputer kuantum dilakukan dengan qubit. Prinsip dasar komputer kuantum adalah
bahwa sifat kuantum dari partikel dapat digunakan untuk mewakili data dan
struktur data, dan bahwa mekanika kuantum dapat digunakan untuk melakukan
operasi dengan data ini. Dalam hal ini untuk mengembangkan komputer dengan
sistem kuantum diperlukan suatu logika baru yang sesuai dengan prinsip kuantum.
Sejarah singkat
- Pada tahun 1970-an pencetusan atau ide tentang komputer kuantum pertama kali muncul oleh para fisikawan dan ilmuwan komputer, seperti Charles H. Bennett dari IBM, Paul A. Benioff dari Argonne National Laboratory, Illinois, David Deutsch dari University of Oxford, dan Richard P. Feynman dari California Institute of Technology (Caltech).
- Feynman dari California Institute of Technology yang pertama kali mengajukan dan menunjukkan model bahwa sebuah sistem kuantum dapat digunakan untuk melakukan komputasi. Feynman juga menunjukkan bagaimana sistem tersebut dapat menjadi simulator bagi fisika kuantum.
- Pada tahun 1985, Deutsch menyadari esensi dari komputasi oleh sebuah komputer kuantum dan menunjukkan bahwa semua proses fisika, secara prinsipil, dapat dimodelkan melalui komputer kuantum. Dengan demikian, komputer kuantum memiliki kemampuan yang melebihi komputer klasik.
- Pada tahun 1995, Peter Shor merumuskan sebuah algoritma yang memungkinkan penggunaan komputer kuantum untuk memecahkan masalah faktorisasi dalam teori bilangan.
- Sampai saat ini, riset dan eksperimen pada bidang komputer kuantum masih terus dilakukan di seluruh dunia. Berbagai metode dikembangkan untuk memungkinkan terwujudnya sebuah komputer yang memilki kemampuan yang luar biasa ini. Sejauh ini, sebuah komputer kuantum yang telah dibangun hanya dapat mencapai kemampuan untuk memfaktorkan dua digit bilangan. Komputer kuantum ini dibangun pada tahun 1998 di Los Alamos, Amerika Serikat, menggunakan NMR (Nuclear Magnetic Resonance).
Entanglement
Entanglement
adalah efek mekanik kuantum yang mengaburkan jarak antara partikel individual
sehingga sulit menggambarkan partikel tersebut terpisah meski Anda berusaha
memindahkan mereka. Contoh dari quantum entanglement: kaitan antara penentuan
jam sholat dan quantum entanglement. Mohon maaf bagi yang beragama lain saya
hanya bermaksud memberi contoh saja. Mengapa jam sholat dibuat seragam? Karena
dengan demikian secara massal banyak manusia di beberapa wilayah secara
serentak masuk ke zona entanglement bersamaan.
Pengoperasian Data
Qubit
Komputer kuantum
memelihara urutan qubit. Sebuah qubit tunggal dapat mewakili satu, nol, atau,
penting, setiap superposisi quantum ini, apalagi sepasang qubit dapat dalam
superposisi kuantum dari 4 negara, dan tiga qubit dalam superposisi dari 8.
Secara umum komputer kuantum dengan qubit n bisa dalam superposisi sewenang-wenang
hingga 2 n negara bagian yang berbeda secara bersamaan (ini dibandingkan dengan
komputer normal yang hanya dapat di salah satu negara n 2 pada satu waktu).
Komputer kuantum yang beroperasi dengan memanipulasi qubit dengan urutan tetap
gerbang logika quantum. Urutan gerbang untuk diterapkan disebut algoritma
quantum.
Sebuah contoh
dari implementasi qubit untuk komputer kuantum bisa mulai dengan menggunakan
partikel dengan dua putaran menyatakan: “down” dan “up”. Namun pada
kenyataannya sistem yang memiliki suatu diamati dalam jumlah yang akan kekal
dalam waktu evolusi dan seperti bahwa A memiliki setidaknya dua diskrit dan
cukup spasi berturut-turut eigen nilai , adalah kandidat yang cocok untuk
menerapkan sebuah qubit. Hal ini benar karena setiap sistem tersebut dapat
dipetakan ke yang efektif spin -1/2 sistem.
Algoritma pada Quantum
Computing
Para ilmuwan
mulai melakukan riset mengenai sistem kuantum tersebut, mereka juga berusaha
untuk menemukan logika yang sesuai dengan sistem tersebut. Sampai saat ini
telah dikemukaan dua algoritma baru yang bisa digunakan dalam sistem kuantum
yaitu algoritma shor dan algoritma grover.
- Algoritma Shor
Algoritma yang ditemukan oleh
Peter Shor pada tahun 1995. Dengan menggunakan algoritma ini, sebuah komputer
kuantum dapat memecahkan sebuah kode rahasia yang saat ini secara umum
digunakan untuk mengamankan pengiriman data. Kode yang disebut kode RSA ini,
jika disandikan melalui kode RSA, data yang dikirimkan akan aman karena kode
RSA tidak dapat dipecahkan dalam waktu yang singkat. Selain itu, pemecahan kode
RSA membutuhkan kerja ribuan komputer secara paralel sehingga kerja pemecahan
ini tidaklah efektif.
- Algoritma Grover
Algoritma Grover adalah sebuah
algoritma kuantum yang menawarkan percepatan kuadrat dibandingkan pencarian
linear klasik untuk list tak terurut. Algoritma Grover menggambarkan bahwa
dengan menggunakan pencarian model kuantum, pencarian dapat dilakukan lebih
cepat dari model komputasi klasik. Dari banyaknya algoritma kuantum, algoritma
grover akan memberikan jawaban yang benar dengan probabilitas yang tinggi.
Kemungkinan kegagalan dapat dikurangi dengan mengulangi
algoritma. Algoritma Grover juga dapat digunakan untuk memperkirakan
rata-rata dan mencari median dari serangkaian angka, dan untuk memecahkan
masalah Collision.
Implementasi Quantum
Computing
Pada 19 Nov 2013
Lockheed Martin, NASA dan Google semua memiliki satu misi yang sama yaitu
mereka semua membuat komputer kuantum sendiri. Komputer kuantum ini adalah
superkonduktor chip yang dirancang oleh sistem D – gelombang dan yang dibuat di
NASA Jet Propulsion Laboratories.
NASA dan Google
berbagi sebuah komputer kuantum untuk digunakan di Quantum Artificial
Intelligence Lab menggunakan 512 qubit D -Wave Two yang akan digunakan untuk
penelitian pembelajaran mesin yang membantu dalam menggunakan jaringan syaraf
tiruan untuk mencari set data astronomi planet ekstrasurya dan untuk
meningkatkan efisiensi searchs internet dengan menggunakan AI metaheuristik di
search engine heuristical.
A.I. seperti
metaheuristik dapat menyerupai masalah optimisasi global mirip dengan masalah
klasik seperti pedagang keliling, koloni semut atau optimasi swarm, yang dapat
menavigasi melalui database seperti labirin. Menggunakan partikel terjerat sebagai
qubit, algoritma ini bisa dinavigasi jauh lebih cepat daripada komputer
konvensional dan dengan lebih banyak variabel.
Penggunaan
metaheuristik canggih pada fungsi heuristical lebih rendah dapat melihat
simulasi komputer yang dapat memilih sub rutinitas tertentu pada komputer
sendiri untuk memecahkan masalah dengan cara yang benar-benar cerdas . Dengan
cara ini mesin akan jauh lebih mudah beradaptasi terhadap perubahan data
indrawi dan akan mampu berfungsi dengan jauh lebih otomatisasi daripada yang
mungkin dengan komputer normal
Quantum berlawanan dari fisika klasik dan semua intuisi kita.
Engineering menghindari ilmu ini karena terlalu teoritis dan tidak bisa
diaplikasi. Tapi ini mungkin adalah satu-satunya harapan untuk menghindari
akhir dari kemajuan komputer. komputer. Meskipun kita selalu heran melihat
model komputer baru muncul setiap bulan, secara teoritis ini ada ujungnya.
Komputasi masa kini - komputer konvensional - dikerjakan oleh transistor, dan
kecepatannya bergantung pada ukuran transistor. Kemajuan komputer yang sampai
sekarang terjadi adalah karena transistor menjadi semakin kecil. Gordon Moore,
co-founder dari Intel, pada tahun 60-an berkata, jumlah transistor per inchi
persegi akan berlipat dua kali setiap tahun.
Suatu hari transistor itu bisa
menjadi sebesar satu atom dan Richard Feynmann, fisikawan terhebat sejak Albert
Einstein, berpendapat bahwa ini adalah ukuran transistor terkecil yang mungkin.
Tentunya ini keberhasilan luar bisa untuk mencapai ukuran itu, namun apakah ini
betul-betul akhir dari kemajuan komputer?
Tidak, dengan adanya Quantum Computer. Quantum Computer,
berbeda dengan banyak istilah lain, memang memakai fenomena quantumyang
tidak bisa ditiru komputer konvensional. Ini bukan pengembangan komputer biasa,
melainkan konsep yang baru sama sekali.
Quantum Computer adalah alat hitung yang menggunakan sebuah
fenomena mekanika kuantum, misalnya superposisi dan keterkaitan, untuk melakukan operasi data.
Dalam komputasi klasik, jumlah data dihitung dengan bit; dalam komputer
kuantum, hal ini dilakukan dengan qubit. Prinsip dasar
komputer kuantum adalah bahwa sifat kuantum dari partikel dapat digunakan untuk
mewakili data dan struktur data, dan bahwa mekanika kuantum dapat digunakan
untuk melakukan operasi dengan data ini. Dalam hal ini untuk mengembangkan
komputer dengan sistem kuantum diperlukan suatu logika baru yang sesuai dengan
prinsip kuantum
Quantum Computer dapat memproses jauh lebih cepat daripada
komputer konvensional. Pada dasarnya, quantum computer dapat
memproses secara paralel, sehingga berkomputasi jauh lebih cepat.
Quantum Computer dapat jauh lebih cepat dari komputer
konvensional pada banyak masalah, salah satunya yaitu masalah yang memiliki
sifat berikut:
- Satu-satunya cara adalah menebak dan mengecek jawabannya berkali-kali
- Terdapat n jumlah jawaban yang mungkin
- Setiap kemungkinan jawaban membutuhkan waktu yang sama untuk mengeceknya
- Tidak ada petunjuk jawaban mana yang kemungkinan benarnya lebih besar: memberi jawaban dengan asal tidak berbeda dengan mengeceknya dengan urutan tertentu.
Tentang quantum gates dan algoritma
shor , Algoritma Shor didasarkan dari sebuah teori bilangan: fungsi F(a) =
xamod n adalah feungsi periodik jika x adalah bilangan bulat yang relatif prima
dengan n. Dalam Algoritma Shor, n akan menjadi bilangan bulat yang hendak
difaktorkan. Menghitung fungsi ini di komputer konvensional untuk jumlah yang
eksponensial akan membutuhkan waktu eksponensial pula. Pada masalah ini algoritma
quantum shor memanfaatkan pararellisme quantum untuk melakukannya hanya dengan
satu langkah. Karena F(A) adalah fungsi periodik, maka fungsi ini memiliki
sebuah periode r. Diketahui x0mod n = 1, maka xr mod n =1, begitu juga x2r mod
n dan seterusnya.
dibawah
ini adalah contoh gambar quantum computing :
sumber :
http://maya-ardiati-fst12.web.unair.ac.id/artikel_detail-117049-Prokom-Artikel%20Quantum%20Computing%20Dan%20Quantum%20Crypto.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Grover’s_algorithm
http://www.komputasi.lipi.go.id/utama.cgi?artikel&1152643054
Tidak ada komentar:
Posting Komentar