Quantum Computation
Pengertian Menurut Wikipedia
Komputer Kuantum adalah alat hitung
yang menggunakan sebuah fenomena mekanika kuantum, misalnya superposisi dan
keterkaitan, untuk melakukan operasi data. Dalam komputasi klasik, jumlah data
dihitung dengan bit; dalam komputer kuantum, hal ini dilakukan dengan qubit.
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.
Penerapan 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
Lalu pada tahun 2000, IBM sudah
membuat quantum computer dengan 5 qubits dengan atom sebagai prosesornya. dan
D-Wave perusahaan komputer asal Vancouver, Canada merilis kabar bahwa pihaknya
telah mampu untuk beroperasi dengan prinsip quantum yang jauh ebih cepat dari
komputer yang ada saat ini. Komputer yang diberi nama “Orion” ini, menggunakan
teknik cetakan rata yang sistematis, dipadukan dengan sebuah chip niobium
superkonduksi dan suhu ultrarendah, dapat mengerjakan 16 qubit. Chip inti harus
dingin hingga mendekati titik nol absolut (-125.15ºC), agar supaya dalam proses
perhitungannya tetap dalam kondisi kuantum Perusahaan D-Wave menuturkan, bahwa
komputer kuantum ini bisa mengoperasikan 64 ribu hitungan secara bersamaan, dan
prototipe komputer kuantum yang diperlihatkannya pada 13 Februari 2007
merupakan komputer tipe bisnis yang pertama di dunia, di dalamnya ditanami chip
kuantum yang dapat mengoperasikan 16 qubit.
Algoritma yang digunakan pada Quantum Computing
Algoritma Shor
Algoritma Shor merupakan algoritma
yang digunakan, dinamai oleh matematikawan Peter Shor. Adalah sebuah
algoritma kuantum ( algoritma yang berjalan pada sebuah komputer kuantum )
untuk integer faktorisasi yang dirumuskan pada tahun 1994 untuk memecahkan
masalah berikut : Mengingat integer N untuk menemukan faktor-faktor prima. Pada
komputer kuantum menjalankan algoritma utuk mencari faktor integer N, algoritma
Shor berjalan dalam waktu polinomial ( waktu yang dibutuhkan polinomial dalam
log N , yang merupakan ukuran input ). Secara khusus dibutuhkan waktu O ( ( log
N ) 3 ) , menunjukkan bahwa masalah faktorisasi integer dapat diselesaikan
secara efisien pada komputer kuantum dan dengan demikian dalam BQP kelas
kompleksitas. Hal ini lebih cepat dari algoritma klasik yang paling efisien
yang telah kita kenal sebelumnya. Bekerja dalam waktu sub – eksponensial –
tentang O ( E1.9 ( log N ) 1/3 ( log log N ) 2/3 ) . Efisiensi algoritma Shor
adalah efisiensi kuantum Transformasi Fourier dan modular eksponensial oleh
squarings berulang. Jika sebuah komputer kuantum dengan jumlah yang memadai
qubit nya bisa beroperasi tanpa mengalah terhadap kebisingan dan fenomena
decoherence kuantum lainnya , maka algoritma Shor dapat digunakan untuk
memecahkan skema kriptografi kunci publik seperti skema RSA yang banyak
digunakan. RSA didasarkan pada asumsi bahwa jumlah besar komputasi tidak layak
. Sejauh yang diketahui , asumsi ini berlaku untuk klasik ( non – kuantum )
komputer. Namun, algoritma Shor menunjukkan bahwa terdapat ke-efisienan pada
komputer kuantum yang ideal, sehingga mungkin layak untuk mengalahkan RSA dengan
membangun sebuah komputer kuantum yang besar.
Algortima 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.
Keterbatasan Komputer Kuantum
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.
Koreksi Kesalahan
Mengingat sifat dari komputasi
kuantum, koreksi kesalahan ultra kritis – bahkan satu kesalahan dalam
perhitungan dapat menyebabkan validitas seluruh perhitungan runtuh.
Ketaatan Output
Terkait erat dengan dua poin diatas,
mengambil data keluaran setelah perhitungan kuantum adalah risiko yang dapat
merusak data.
Kelebihan
dan Kekurangan Quantum Computing
Jika
komputer kuantum dapat dibangun, sangat berguna untuk decoding dan encoding
informasi rahasia. Komputer kuantum juga bisa digunakan untuk mencari database
besar di sebagian kecil dari waktu yang jika menggunakan komputer konvensional
akan memerlukan waktu yang sangat lama, komputer kuantum juga untuk mempelajari
mekanika kuantum, atau bahkan merancang komputer kuantum lainnya. Komputer
kuantum dalam satu langkah komputasi dapat melakukan operasi matematis pada 2N
input berlainan yang tersimpan dalam superposisi koheren N qubit. Untuk melakukan
hal yang sama, suatu komputer konvensional harus mengulang operasi sejumlah 2N
kali atau harus digunakan 2N prosesor konvensional yang bekerja bersamaan.
komputer kuantum melakukan semua perhitungan secara bersamaan (karena ada
multiple states semuaperhitungan dapat berlangsung secara simultan di semua
state). Komputer kuantum dengan jumlah transistor yang sama dengan komputer
sekarang bisa lebih cepat jutaan kali. 30 qubit komputer kuantum bisa
menghasilkan 10 terflops atau 10 bilyun operasi poin-mengambang per detik.
Tapi
komputasi kuantum masih dalam tahap awal pengembangan, pun begitu telah banyak
ilmuwan komputer meyakini teknologi masa depan ini sangat dibutuhkan untuk
membuat sebuah komputer kuantum praktis, yang mana harus memiliki setidaknya
beberapa lusin qubit, sehingga dapat memecahkan berbagai masalah dunia maya dan
dunia nyata. ).komputer kuantum Belum merupakan sebuah perangkat yang bisa
digunakan, namun untuk komputasi kuantum (sebuah sistem perangkat keras dan
lunak yang akan membuat perangkat komputer kuantum) sudah ada perusahaan yang
telah didirikan termasuk D-wave System.
Referensi :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar