Judul
: Quantum Computation (Tugas 2)
Nama :
Nur Rohimah
NPM
: 58414184
Kelas
: 4IA21
Mata
Kuliah : Pengantar Komputasi Modern
Nama
Dosen : Indra Adi Permana
Quantum
Computation
Dalam bahasa Indonesia yaitu komputer kuantum, merupakan komputer yang memanfaatkan fenomena-fenomena dari mekanika quantum, seperti quantum superposition dan quantum entanglement, yang digunakan untuk pengoperasian 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.
Komputer kuantum dapat jauh lebih cepat dari komputer konvensional pada banyak masalah, salah satunya yaitu masalah yang memiliki sifat berikut :
- Satu-satunya cara adalah menebak dan mengecek jawabannya berkali-kali
- Terdapat n jumlah jawaban yang mungkin
- Setiap kemungkinan jawaban membutuhkan waktu yang sama untuk mengeceknya
- Tidak ada petunjuk jawaban mana yang kemungkinan benarnya lebih besar: memberi jawaban dengan asal tidak berbeda dengan mengeceknya dengan urutan tertentu.
Sejarah Komputasi Quantum
Pada tahun 70’an, ide tentang komputer kuantum muncul
dari para fisikawan dan ilmuwan komputer. Feynman dari California Institute of
Technology lah yang pertama kali menunjukkan bahwa sebuah sistem kuantum dapat
digunakan untuk komputasi dan menjadi simulator untuk fisika kuantum. Kemudian
berlanjut di tahun 1985, Deutsch menyadari bahwa, secara prinsip, semua proses
fisika dapat dimodelkan dengan komputasi kuantum, sehingga memungkinkan
komputer kuantum dapat mengungguli komputer klasik saat itu. Kemdian sampai
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).
Lalu,
bagaimana teori dasar dari komputasi kuantum itu?
Keadaan dimana dua
atom yang berbeda berhubungan sedemikian hingga satu atom mewarisi sifat atom
pasangannya dinamakan entanglement. Entanglement adalah esensi komputasi
kuantum karena ini adalah jalinan kualitas yang berhubungan dengan lebih banyak
informasi dalam bit kuantum dibanding dengan bit komputing klasik. Para ahli
fisika dari University of Maryland telah satu langkah lebih dekat ke komputer
kuantum dengan mendemonstrasikan eksistensi entanglement antara dua gurdi
kuantum, masing-masing diciptakan dengan tipe sirkuit padat yang dikenal
sebagai persimpangan Josephson. Temuan terbaru ini mendekatkan jalan menuju
komputer kuantum dan mengindikasikan bahwa persimpangan Josephson pada akhirnya
dapat digunakan untuk membangun komputer supercanggih.
Quantum Entanglement
Quantum entanglement adalah efek mekanik kuantum yang mengaburkan jarak antara partikel individual sehingga sulit menggambarkan partikel tersebut terpisah meski Anda berusaha memindahkan mereka. Entanglement juga merupakan esensi komputasi kuantum karena ini adalah jalinan kualitas yang berhubungan dengan lebih banyak informasi dalam bit kuantum dibanding dengan bit komputing klasik.
Quantum entanglement adalah efek mekanik kuantum yang mengaburkan jarak antara partikel individual sehingga sulit menggambarkan partikel tersebut terpisah meski Anda berusaha memindahkan mereka. Entanglement juga merupakan esensi komputasi kuantum karena ini adalah jalinan kualitas yang berhubungan dengan lebih banyak informasi dalam bit kuantum dibanding dengan bit komputing klasik.
Quantum entanglement terjadi ketika partikel seperti foton, elektron, molekul
besar seperti buckyballs, dan bahkan berlian kecil berinteraksi secara fisik
dan kemudian terpisahkan; jenis interaksi adalah sedemikian rupa sehingga
setiap anggota yang dihasilkan dari pasangan benar dijelaskan oleh kuantum
mekanik deskripsi yang sama (keadaan yang sama), yang terbatas dalam hal faktor
penting seperti posisi, momentum, perputaran, polarisasi
Pengoperasian Data Qubit
Sebuah qubit adalah unit dasar informasi dalam sebuah komputer kuantum. Sementara sedikit dapat mewakili hanya satu dari dua kemungkinan seperti 0 / 1, ya / tidak, qubit dapat mewakili lebih: 0 / 1, 1 dan 0, probabilitas terjadinya setiap saat dikombinasikan dengan qubit lebih, dan semua yang secara bersamaan. 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).
Untuk memanipulasi sebuah qubit, maka menggunakan Quantum Gates (Gerbang Kuantum). Cara kerjanya yaitu sebuah gerbang kuantum bekerja mirip dengan gerbang logika klasik. Gerbang logika klasik mengambil bit sebagai input, mengevaluasi dan memproses input dan menghasilkan bit baru sebagai output.
Quantum
Gates
Quantum Gates / Gerbang
Quantum merupakan sebuah aturan logika / gerbang logika yang berlaku pada
quantum computing. Prinsip kerja dari quantum gates hampir sama dengan gerbang
logika pada komputer digital. Jika pada komputer digital terdapat beberapa
operasi logika seperti AND, OR, NOT, pada quantum computing gerbang quantum
terdiri dari beberapa bilangan qubits, sehingga quantum gates lebih susah untuk
dihitung daripada gerang logika pada komputer digital.
Algoritma pada komputasi quantum :
Algoritma pada komputasi quantum :
Algoritma Shor
Algorima ini ditemukan
oleh Peter Shor tahun 1995. Shor menciptakan algoritma ini untuk menggunakan
komputer kuantum yang futuristis untuk menemukan faktor-faktor dari sebuah
bilangan. Bilangan-bilangan yang diperkalikan satu dengan yang lain untuk memperoleh
bilangan asli. Saat ini, pemfaktoran (factoring) sebuah bilangan besar masih
terlalu sulit bagi komputer konvensional meskipun begitu mudah untuk
diverifikasi. Itulah sebabnya pemfaktoran bilangan besar ini banyak digunakan
dalam metode kriptografi untuk melindungi data.
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.
