1.
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.
2. 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).
3. 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.
4. Quantum Gates
Pada saat ini, model
sirkuit komputer adalah abstraksi paling berguna dari proses komputasi dan
secara luas digunakan dalam industri komputer desain dan konstruksi hardware
komputasi praktis. Dalam model sirkuit, ilmuwan komputer menganggap perhitungan
apapun setara dengan aksi dari sirkuit yang dibangun dari beberapa jenis
gerbang logika Boolean bekerja pada beberapa biner (yaitu, bit string) masukan.
Setiap gerbang logika mengubah bit masukan ke dalam satu atau lebih bit
keluaran dalam beberapa mode deterministik menurut definisi dari gerbang.
dengan menyusun gerbang dalam grafik sedemikian rupa sehingga output dari
gerbang awal akan menjadi input gerbang kemudian, ilmuwan komputer dapat
membuktikan bahwa setiap perhitungan layak dapat dilakukan.
Quantum Logic Gates,
Prosedur berikut menunjukkan bagaimana cara untuk membuat sirkuit reversibel
yang mensimulasikan dan sirkuit ireversibel sementara untuk membuat penghematan
yang besar dalam jumlah ancillae yang digunakan.
- Pertama
mensimulasikan gerbang di babak pertama tingkat.
- Jauhkan hasil
gerbang di tingkat d / 2 secara terpisah.
- Bersihkan bit
ancillae.
- Gunakan mereka
untuk mensimulasikan gerbang di babak kedua tingkat.
- Setelah
menghitung output, membersihkan bit ancillae.
- Bersihkan hasil
tingkat d / 2.
Sekarang kita telah
melihat gerbang reversibel ireversibel klasik dan klasik, memiliki konteks yang
lebih baik untuk menghargai fungsi dari gerbang kuantum. Sama seperti setiap
perhitungan klasik dapat dipecah menjadi urutan klasik gerbang logika yang
bertindak hanya pada bit klasik pada satu waktu, sehingga juga bisa setiap
kuantum perhitungan dapat dipecah menjadi urutan gerbang logika kuantum yang
bekerja pada hanya beberapa qubit pada suatu waktu. Perbedaan utama adalah
bahwa gerbang logika klasik memanipulasi nilai bit klasik, 0 atau 1, gerbang
kuantum dapat sewenang-wenang memanipulasi nilai kuantum multi-partite termasuk
superposisi dari komputasi dasar yang juga dilibatkan. Jadi gerbang logika kuantum
perhitungannya jauh lebih bervariasi daripada gerbang logika perhitungan
klasik.
5. 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.
6. 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
7. Sumber:
0 komentar:
Posting Komentar