Penjelasan
Komputasi kuantum adalah bidang studi difokuskan pada
teknologi komputer berkembang berdasarkan prinsip-prinsip teori kuantum , yang
menjelaskan sifat dan perilaku energi dan materi pada kuantum (atom dan
subatom) tingkat. 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. Pengembangan komputer
kuantum, jika praktis, akan menandai lompatan maju dalam kemampuan komputasi
jauh lebih besar daripada yang dari sempoa ke modern superkomputer, dengan
keuntungan kinerja di alam miliar kali lipat dan seterusnya.
Komputer kuantum, mengikuti hukum fisika kuantum, akan
memperoleh kekuatan pengolahan yang besar melalui kemampuan untuk berada di
beberapa negara, dan untuk melakukan tugas-tugas menggunakan semua kemungkinan
permutasi secara bersama.
Sejarah
Sekarang
ini pusat penelitian di komputasi kuantum termasuk MIT, IBM, Oxford University,
dan Los Alamos National Laboratory.
1.
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).
2.
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.
3.
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.
4.
Pada tahun 1995,
Peter Shor merumuskan sebuah algoritma yang memungkinkan penggunaan komputer
kuantum untuk memecahkan masalah faktorisasi dalam teori bilangan.
5.
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.
Quantum Gate
Dalam komputasi kuantum dan khusus kuantum sirkuit
model komputasi, gerbang kuantum (atau Gerbang logika kuantum) adalah rangkaian
dasar kuantum yang beroperasi di sejumlah kecil qubits. Mereka adalah blok
bangunan dari kuantum sirkuit, seperti gerbang logik klasik sirkuit digital
konvensional.
Tidak seperti logika klasik pintu gerbang pada
umumnya, logika kuantum bersifat reversibel. Namun, komputasi klasik hanya
dapat dilakukan dengan menggunakan gerbang reversibel. Sebagai contoh, gerbang
Toffoli reversibel dapat melaksanakan semua fungsi Boolean. Gerbang ini
memiliki penyetaraan kuantum secara langsung, menampilkan bahwa sirkuit kuantum
dapat melakukan semua operasi yang dilakukan oleh sirkuit klasik.
Gerbang logik kuantum yang diwakili oleh kesatuan
matriks. Gerbang kuantum yang paling umum beroperasi pada ruang dari satu atau
dua qubits, seperti Gerbang logika klasik umum beroperasi pada satu atau dua
bit. Ini berarti bahwa sebagai matriks, gerbang kuantum dapat dijelaskan oleh 2
× 2 atau 4 × 4 kesatuan matriks.
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.
Sumber
:
Komentar
Posting Komentar