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.
1. 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.
2. 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
Perbandingan Komputer Klasik Dengan Komputer Kuantum
Komputasi klasik bergantung pada tingkat akhir, pada
prinsip-prinsip yang diungkapkan oleh aljabar Boolean. Data harus diproses
dalam keadaan biner eksklusif pada setiap titik waktu atau bit. Sedangkan saat
itu setiap transistor atau kapasitor perlu dalam kondisi 0 atau 1 sebelum
beralih status yang sekarang diukur dalam miliar detik. Masih ada batas untuk
seberapa cepat perangkat ini dapat dibuat untuk mengalihkan statu. Sebagaimana
pengembangan yang mengarah ke ke sirkuit yang lebih kecil dan lebih cepat, kita
mulai mencapai batas fisik material dan ambang batas untuk hukum klasik fisika
untuk diterapkan. Dalam hal ini, dunia kuantum mengambil alih.
Dalam komputer kuantum, sejumlah partikel elemental seperti
elektron atau foton dapat digunakan baik untuk pengisian atau polarisasi yang
bertindak sebagai representasi dari 0 dan / atau 1. Setiap partikel ini dikenal
sebagai bit kuantum, atau Qubit. Sifat dan perilaku partikel-partikel ini
membentuk dasar dari komputasi kuantum.
Superposisi Quantum dan Keterikatan
Dua aspek yang paling relevan fisika kuantum adalah
prinsip-prinsip superposisi dan keterikatan / belitan.
1. Superposisi
Pikirkan qubit sebagai elektron dalam medan
magnet. Putaran elektron mungkin sejalan baik dengan bidang, yang dikenal
sebagai status spin-up, atau berlawanan dengan bidang, yang dikenal sebagai
keadaan spin-down. Menurut hukum kuantum, partikel memasuki status superposisi,
di mana ia berperilaku seolah-olah itu di kedua status secara bersamaan. Setiap
qubit dimanfaatkan bisa mengambil superposisi dari 0 dan 1.
2. Belitan
Partikel yang berinteraksi di beberapa titik
mempertahankan jenis koneksi dan dapat dijerat dengan saling berpasangan. Dalam
proses yang dikenal sebagai korelasi. Mengetahui keadaan spin atau putaran dari
satu partikel terjerat – atas atau bawah – memungkinkan seseorang untuk
mengetahui bahwa spin dari pasangannya adalah dalam arah yang berlawanan.
Belitan kuantum memungkinkan qubit yang dipisahkan oleh jarak yang luar biasa
untuk berinteraksi satu sama lain secara instan (tidak terbatas pada kecepatan
cahaya). Tidak peduli seberapa besar jarak antara partikel berkorelasi, mereka
akan tetap terjerat selama mereka terisolasi.
Secara bersama-sama, superposisi kuantum dan belitan
memberikkan peningkatan pada daya komputasi yang sangat besar. Di mana 2-bit
register di komputer biasa dapat menyimpan hanya satu dari empat konfigurasi
biner (00, 01, 10, atau 11) pada waktu tertentu, register 2-qubit dalam
komputer kuantum dapat menyimpan semua empat angka secara bersamaan, karena
masing-masing qubit mewakili dua nilai. Jika qubit lebih ditambahkan,
peningkatan kapasitas diperluas secara eksponensial. Berdasarkan laporan dari
situs telegraph.co.uk, komputer kuantum lebih cepat 100 juta kali lipat dari komputer
umum yang ada sekarang ini.
Keterbatasan Komputer Quantum
1. Interferensi
Selama fase perhitungan kuantum, gangguan
sekecil apapun dalam sistem kuantum (seperti foton tersesat atau gelombang
radiasi EM) menyebabkan perhitungan kuantum runtuh. Proses ini dikenal sebagai
de-koherensi. Sebuah komputer kuantum harus benar-benar terisolasi dari semua
gangguan eksternal selama fase perhitungan.
2. Koreksi Kesalahan
Mengingat sifat dari komputasi kuantum,
koreksi kesalahan ultra kritis – bahkan satu kesalahan dalam perhitungan dapat
menyebabkan validitas seluruh perhitungan runtuh.
3. Ketaatan Output
Terkait erat dengan dua poin diatas,
mengambil data keluaran setelah perhitungan kuantum adalah risiko yang dapat
merusak data.
Masa Depan Quantum Computing
Yang terbesar dan yang paling penting adalah kemampuan untuk
jumlah yang sangat besar menjadi dua bilangan prima. Ini merupakan hal yang
benar-benar penting karena hampir semua enkripsi aplikasi internet yang
digunakan dan dapat di de-enkripsi. Sebuah komputer kuantum dapat melakukan hal
tersebut relatif cepat. Menghitung posisi atom individu dalam molekul yang
sangat besar seperti polimer dan virus. Jika Anda memiliki komputer kuantum
Anda bisa menggunakannya untuk mengembangkan obat dan memahami bagaimana molekul
bekerja sedikit lebih baik.
Meskipun ada banyak masalah untuk diatasi, terobosan dalam
15 tahun terakhir, dan terutama di babak ke 3, telah membuat beberapa bentuk
komputasi kuantum se-praktis mungkin. Namun, potensi yang ditawarkan teknologi
ini telah menarik minat luar biasa baik dari pemerintah dan sektor swasta. Ini
adalah potensi yang cepat untuk mendobrak hambatan pada teknologi ini.
URL :
http://www.mobnasesemka.com/perbandingan-komputer-kuantum/
Tidak ada komentar:
Posting Komentar