Quantum
Computation
1.
Pendahuluan
Komputer kuantum 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.
Ide mengenai komputer kuantum ini berasal
dari beberapa fisikawan antara lain 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).
Pada awalnya Feynman mengemukakan idenya
mengenai sistem kuantum yang juga dapat melakukan proses penghitungan. Fenyman
juga mengemukakan bahwa sistem ini bisa menjadi simulator bagi percobaan fisika
kuantum. Selanjutnya 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.
Walaupun komputer kuantum masih dalam
pengembangan, telah dilakukan eksperimen dimana operasi komputasi kuantum
dilakukan atas sejumlah kecil Qubit. Riset baik secara teoretis maupun praktik
terus berlanjut dalam laju yang cepat, dan banyak pemerintah nasional dan
agensi pendanaan militer mendukung riset komputer kuantum untuk pengembangannya
baik untuk keperluan rakyat maupun masalah keamanan nasional seperti
kriptoanalisis.
2.
Entanglement
Penerapan jaringan kuantum di masa depan
bisa untuk komunikasi jarak jauh. Selain itu juga pada komputasi tersebar. Tapi
penerapan ini memerlukan penemuan cara pemprosesan node dan penyimpanan data
kuantum dalam Qubits. Hal ini berarti memerlukan juga cara menyambungkan tiap
node satu sama lain termasuk dengan penyimpan Qubits itu sendiri. Mikhail
D Lukin menemukan cara perangkat-perangkat tersebut dapat disambungkan
adalah dengan Entanglement. Entanglement sendiri adalah keadaan
dimana dua atom yang berbeda berhubungan sedemikian hingga satu atom mewarisi
sifat atom pasangannya.
Entanglement Kuantum, yang di
istilahkan “perbuatan sihir jarak jauh” oleh Albert Einstein,
merupakan sifat dasar mekanika kuantum. Entanglement memungkinkan informasi
kuantum tersebar dalam puluhan ribu kilometer, dan hanya dibatasi oleh seberapa
cepat dan seberapa banyak pasangan entanglement dapat bekerja dalam ruang.
3.
Pengoperasian
Data Qubit
Pengoperasian pada Data Qubits adalah dengan
kedua nilai yang disimpan pada setiap qubit akan selalu mempengaruhi operasi
komputer kuantum. Selain itu, sebuah n qubits sama-sama bersuperposisi dari 0
dan 1, dia berperan untuk mengkodekan 2n nilai. Komputer kuantum dapat
menghitung nilai keseluruhannya sekaligus. Keadaan paralel ini memiliki istilah
Paralelisme
Kuantum. Setiap rangkaian yang tercipta selalu memiliki rangkaian
kuantum yang sesuai. Jadi dapat disimpulkan bahwa teknologi yang diterapkan
pada komputer kuantum mampu melakukan perhitungan pada semua nilai pada waktu
yang hampir sama, dengan waktu yang sama komputer konvensional hanyabisa
melakukan perhitungan tunggal.
Qubits merupakan inti dari proses
perhitungan dalam komputasi quantum. Qubit menjadi bagian penting untuk
pengimplementasian algoritma dalam mekanika kuantum. Bisa dikatakan qubit
adalah unit dasar informasi dalam komputer kuantum. Dalam komputer kuantum,
sejumlah partikel elemental seperti elektron atau foton dapat digunakan, baik
dengan kebutuhan maupun polarisasi yang bertindak sebagai representasi dari 0
dan 1/ 0atau 1. Setiap partikel-partikel ini dikenal sebagai qubit. Sifat dan
perilaku partikel-partikel ini membentuk dasar dari komputasi kuantum.
4.
Algoritma
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.
A. 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 Shor bergantung
pada hasil dari teori bilangan. Hasil ini adalah: fungsi periodik. Dalam
konteks algoritma Shor, n akan menjadi bilangan yang akan difaktorkan. Jika dua
bilangan tersebut adalah coprime itu berarti bahwa pembagi umumnya adalah 1.
Perhitungan fungsi ini untuk jumlah eksponensial, dari itu akan mengambil waktu
eksponensial pada komputer klasik. Algoritma Shor memanfaatkan paralelisme
kuantum untuk melakukan jumlah eksponensial operasi dalam satu langkah.
B. 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.
5.
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.
Referensi :
Ø https://id.wikipedia.org/wiki/Komputer_kuantum
Øhttp://www.faktailmiah.com/2010/08/06/kemajuan-jaringan-kuantum-dengan-entanglement-foton-pada-kubit-keadaan-padat.html
Ø http://www.ekashar.ga/2016/05/pengoperasian-data-qubit.html
Øhttp://maya-ardiati-fst12.web.unair.ac.id/artikel_detail-117049-Prokom-Artikel%20Quantum%20Computing%20Dan%20Quantum%20Crypto.html
Tidak ada komentar :
Posting Komentar