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
·
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.
Penggunaan quantum
entanglement saat ini diimplementasikan dalam berbagai bidang salah satunya
adalah pengiriman pesan-pesan rahasia yang sulit untuk di-enkripsi dan
pembuatan komputer yang mempunyai performa yang sangat cepat.
Pengoperasian Data Qubit
Qubit merupakan kuantum bit , mitra dalam komputasi kuantum dengan digit
biner atau bit dari komputasi klasik. Sama seperti sedikit adalah unit dasar
informasi dalam komputer klasik, qubit adalah unit dasar informasi dalam
komputer kuantum . Dalam komputer kuantum, sejumlah partikel elemental seperti
elektron atau foton dapat digunakan (dalam praktek, keberhasilan juga telah
dicapai dengan ion), baik dengan biaya mereka atau polarisasi bertindak sebagai
representasi dari 0 dan / atau 1. Setiap partikel-partikel ini dikenal sebagai
qubit, sifat dan perilaku partikel-partikel ini (seperti yang diungkapkan dalam
teori kuantum ) membentuk dasar dari komputasi kuantum. Dua aspek yang paling
relevan fisika kuantum adalah prinsip superposisi dan Entanglement
Superposisi,
pikirkan qubit sebagai elektron dalam medan magnet. Spin elektron mungkin baik
sejalan dengan bidang, yang dikenal sebagai spin-up, atau sebaliknya ke
lapangan, yang dikenal sebagai keadaan spin-down. Mengubah spin elektron dari
satu keadaan ke keadaan lain dicapai dengan menggunakan pulsa energi, seperti
dari Laser – katakanlah kita menggunakan 1 unit energi laser. Tapi bagaimana
kalau kita hanya menggunakan setengah unit energi laser dan benar-benar
mengisolasi partikel dari segala pengaruh eksternal? Menurut hukum kuantum,
partikel kemudian memasuki superposisi negara, di mana ia berperilaku
seolah-olah itu di kedua negara secara bersamaan. Setiap qubit dimanfaatkan
bisa mengambil superposisi dari kedua 0 dan 1. Dengan demikian, jumlah
perhitungan bahwa komputer kuantum dapat melakukan adalah 2 ^ n, dimana n
adalah jumlah qubit yang digunakan. Sebuah komputer kuantum terdiri dari 500
qubit akan memiliki potensi untuk melakukan 2 ^ 500 perhitungan dalam satu
langkah. Ini adalah jumlah yang mengagumkan – 2 ^ 500 adalah atom jauh lebih
dari yang ada di alam semesta (ini pemrosesan paralel benar – komputer klasik
saat ini, bahkan disebut prosesor paralel, masih hanya benar-benar melakukan
satu hal pada suatu waktu: hanya ada dua atau lebih dari mereka melakukannya).
Tapi bagaimana partikel-partikel ini akan berinteraksi satu sama lain? Mereka
akan melakukannya melalui belitan kuantum.
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.
1.
Pertama mensimulasikan gerbang
di babak pertama tingkat.
2.
Jauhkan hasil gerbang di
tingkat d / 2 secara terpisah.
3.
Bersihkan bit ancillae.
4.
Gunakan mereka untuk
mensimulasikan gerbang di babak kedua tingkat.
5.
Setelah menghitung output,
membersihkan bit ancillae.
6.
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.
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.
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
Sumber :
