A. QUANTUM
COMPUTING
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 :
daftar pustaka :
https://amoekinspirasi.wordpress.com/2014/05/15/pengertian-quantum-computing-dan-implementasinya/
https://anggamaulana20.wordpress.com/2014/05/17/quantum-computing-beserta-algoritma-dan-penerapannya/
http://maya-ardiati-fst12.web.unair.ac.id/artikel_detail-117049-Prokom-Artikel%20Quantum%20Computing%20Dan%20Quantum%20Crypto.html


